Поиск постоянной адиабаты для газа в закрытом полуцилиндре

Идеальный газ находится в закрытом вертикальном полуцилиндре, разделенном пополам перегородкой Р (рис. '). Перегородка — ее высота h и масса m — совершает малые колебания с частотой w0 вокруг оси OO. В положении равновесия давление газа р0. Считая процесс адиабатическим, найти постоянную адиабаты y.

задачу решил следующими уравнениями:

  1. V0=pi * R^2 * h/4
  2. dV = R * dx * h/2
  3. PV^y = const
  4. V1 = V0 + dV
  5. V2 = V0 - dV
  6. P1 * V1^y = P0 * V0
  7. P2 * V2^y = P0 * V0
  8. (P2 - P1) * S = ma, где s= R * h, ускорение a по формуле гармонических колебаний = w^2 * dx
    дальше через математические преобразования получился ответ:
    y = m * w^2 * pi/(4p0h)
    а в ответе: y = m * w^2 * pi/(6p0h)
    можете кто нибудь пожалуйста проверить в чем ошибка

У тебя перегородка вращается вокруг оси OO, здесь нет никакого поступательного смещения dx.

Поскольку ты рассматривал поступательное движение, а не вращение, то здесь тоже нужно применять M=J\varepsilon.

рассматривал так будто dx крайне мал из за чего можно считать как поступательное движение
так нельзя?

Поступательное движение принципиально отличается от вращательного движения, даже если эти движения малы. С этим учётом выходит, что перегородка вращается вокруг OO, а сама сторона перегородки на этой оси не движется. В ином случае у тебя перегородка целиком бы смещалась (а ей и смещаться некуда – пространство не позволяет), что естественно сильно сказывается на записываемые тобою уравнения движения. Записывай движение относительно малых угловых смещений.

Добавлю: твоё использование уравнений адиабат в принципе верное, но требует относительно много выкладок и приближений. Используй лучше дифференциальную форму уравнения адиабаты:

\frac{dP}{P}+\gamma\frac{dV}{V}=0,

она удобна тем, что ты можешь использовать оттуда \displaystyle\Delta P =-\frac{\gamma P_0}{V_0}\Delta V, что сразу же выражает линейную зависимость между малыми изменениями объёма и давления.

4 лайка

а можно вопрос касательно dV

использовал пост движение потому что не смог написать уравнение при вращении dV
чему он будет равен?

Подумай о том, как выразить площадь сектора круга с углом \varphi

а стоп а просто в виде треугольника представить площадь нельзя этого dV?

Можно, когда эти углы малы) Но более глубоко разбираться в геометрии для общего развития очень полезно, а не только в контексте именно той задачи, что ты хочешь решить.

1 лайк

Спасибо огромное за помощь

1 лайк