5(НГУ 1983). В центре закрытой с торцов трубы длиной 2l находится поршень массы m и площадью S, который может без трения перемещаться по трубе. Слева и справа от поршня имеется газ с давлением p. Трубу раскручивают в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр. Найдите угловую скорость вращения, если поршень сместился на l/2. Температуру газа считать постоянной.
Решение:
Пусть p2 – большее давление, а p1 – меньшее. По закону Бойля – Мариотта
Второй закон Ньютона дает
Решая систему, получаем
Ответ: ω = 2√{2pS/(3ml)}.