miii

物理の問題です。

写真の問題の(3)が分かりません。


教えてください。

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解こうと思ったけど無理だった

sHlcNRe46

P0=1.0×105 [Pa],T0=300 [K],S=4.9×10−3 [m2],M=10 [kg]P_0=1.0\times 10^5 \text{ }[\mathrm{Pa}],T_0=300 \text{ }[\mathrm{K}],S=4.9\times10^{-3}\text{ }[\mathrm{m^2}],M=10\text{ }[\mathrm{kg}] とおく。


気体の圧力、シリンダーとピストン間の距離をそれぞれ P3,l3P_3,l_3 とすると、ピストンについての力のつり合いより、

P0S=P3S+Mg  ⟺  P3=P0−MgS=1.0×105−10×9.84.9×10−3=8.0×104 [Pa]\begin{aligned}P_0 S=P_3S+Mg \iff P_3&=P_0-\dfrac{Mg}{S}=1.0\times 10^5-\dfrac{10\times9.8}{4.9\times10^{-3}} \\&=8.0\times10^4\text{ }[\mathrm{Pa}]\end{aligned}となる。


また、ボイル・シャルルの法則より、

P0SlT0=P3Sl3T0  ⟺  l3=P0P3l=1.0×1058.0×104×0.24=0.30 [m]\begin{aligned}\dfrac{P_0 Sl}{T_0}=\dfrac{P_3 S l_3}{T_0} \iff l_3&=\dfrac{P_0}{P_3}l=\dfrac{1.0\times10^5}{8.0\times10^4}\times0.24 \\&=0.30\text{ }[\mathrm{m}]\end{aligned}

となる。

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