Для тушения пожара используются пожарные гидранты, которые являются устройствами на водопроводной системе с давлением

Тема занятия: Подъем воды из пожарного рукава

Объяснение: Для решения данной задачи мы можем использовать принцип сохранения энергии. Вода, поднимаясь из вертикально расположенного пожарного рукава, преобразует потенциальную энергию воды в ее кинетическую энергию, равную изначальной потенциальной энергии.

Дано, что давление воды в гидранте равно 2,2⋅105 Па, а ускорение свободного падения равно g≈10 Н/кг. Мы можем использовать формулу для потенциальной энергии воды в зависимости от ее высоты:

P = ρgh,

где P - давление воды, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - высота подъема воды.

Принимая плотность воды равной 1000 кг/м³, мы можем найти высоту h:

h = P / (ρg) = (2,2⋅105 Па) / (1000 кг/м³ * 10 Н/кг) = 22000 м / 10000 = 2,2 м.

Таким образом, вода будет подниматься из пожарного рукава на высоту 2,2 м, если пренебречь потерями энергии.

Пример: Какая будет высота подъема воды из вертикально расположенного пожарного рукава, если давление в гидранте составляет 1,8⋅105 Па?

Совет: Для лучшего понимания принципов сохранения энергии стоит изучить также другие законы физики, связанные с этим принципом. Регулярная практика решения подобных задач также поможет вам лучше усвоить материал.

Ещё задача: Если давление воды в гидранте составляет 2,5⋅105 Па, какая будет высота подъема воды из вертикально расположенного пожарного рукава?

Содержание: Подъем воды из пожарного рукава

Объяснение: При подключении пожарного рукава к гидранту, вода будет подниматься на определенную высоту из-за давления, создаваемого водопроводной системой. Для определения этой высоты воспользуемся формулой Герона для гидростатики:

P = ρgh,

где P - давление, ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота.

В задаче дано давление - 2,2⋅10^5 Па и ускорение свободного падения - 10 Н/кг. Требуется найти высоту - h.

Давление можно выразить через плотность и высоту:

P = ρgh.

Выразим h:

h = P / (ρg).

Теперь подставим известные значения и решим уравнение:

h = (2,2⋅10^5 Па) / (ρ (10 Н/кг)).

Для воды плотность составляет приблизительно 1000 кг/м^3:

h = (2,2⋅10^5 Па) / (1000 кг/м^3) (10 Н/кг).

Рассчитаем значение:

h = 22 м.

Таким образом, вода из пожарного рукава будет подниматься на высоту 22 метра.

Дополнительный материал: При давлении 2,2⋅10^5 Па, какова будет высота, на которую вода поднимется из вертикально расположенного пожарного рукава?

Совет: При решении задач по гидростатике, помните, что высота подъема связана с давлением и плотностью жидкости, а также ускорением свободного падения. Убедитесь, что все единицы измерения соответствуют друг другу и примените соответствующую формулу.

Задача для проверки: При давлении 3⋅10^5 Па и плотности воды 1100 кг/м^3, какова будет высота, на которую вода поднимется из вертикально расположенного пожарного рукава? (Ускорение свободного падения примем равным 9,8 Н/кг).