5.70 В вертикальную цилиндрическую трубку, снизу закрытую пробкой, наливают воду. Пробка с площадью поперечного сечения S = 8 см2 вылетает, когда масса воды становится равной т = 300 г. Чему равна площадь поперечного сечения трубки, если максимальная сила трения, действующая на пробку, равна F = 1,2 Н? Толщиной стенок трубки пренебречь.

Эту задачу можно решить двумя способами, исходя из силы F тяжести воды на дно трубки: F = mg = 0.3*10 = 3 H.

1) Поскольку сила давления на дно пропорциональна площади, то составим пропорцию:

3/1,2 = S/8.

Отсюда площадь S дна трубки равна: S = (3*8) / 1.2 = 24/1.2 = 20 см².

2) Давление р на дно, при котором пробка вылетает равно:

р = F/S = 1.2/0.0008 = 1500 Па.

Из формулы р = F/S определяем S = F/p = 3/1500 = 0.002 м ² = 20 см².