Вопрос школьника
Шампанское закрыто пробкой диаметром d в нормальных условиях. При нагревании бутылки на ΔТ градусов пробка вылетает из бутылки. Чему равна сила трения, удерживающая пробку в горлышке?
Ответ от учителя
Для ответа на этот вопрос необходимо использовать закон Архимеда и закон Ньютона о движении тел.
Когда бутылка с шампанским нагревается, газ внутри бутылки начинает расширяться и создавать давление. Это давление действует на пробку, которая закрывает горлышко бутылки. Если давление становится достаточно большим, то сила, действующая на пробку, превышает силу трения между пробкой и горлышком, и пробка вылетает из бутылки.
Сила трения, удерживающая пробку в горлышке, зависит от нескольких факторов, включая материалы, из которых изготовлены пробка и горлышко, а также их форму и размеры. Она может быть рассчитана с помощью формулы:
Fтр = μN,
где Fтр — сила трения, μ — коэффициент трения между пробкой и горлышком, N — нормальная сила, действующая на пробку со стороны газа внутри бутылки.
Нормальная сила N может быть рассчитана с помощью закона Архимеда:
N = ρgV,
где ρ — плотность газа внутри бутылки, g — ускорение свободного падения, V — объем пробки.
Таким образом, сила трения, удерживающая пробку в горлышке, зависит от коэффициента трения между пробкой и горлышком, плотности газа внутри бутылки, объема пробки и ускорения свободного падения. Она может быть рассчитана с помощью формулы Fтр = μρgV.
