Республиканская олимпиада по физике 2011, 11 класс, экспериментальный тур

Сосуд Мариотта (15 баллов)

Приборы и принадлежности: Секундомер, пластмассовая линейка, сосуд для сбора воды, пустая пластиковая бутылка с крышкой, трубочки для коктейля, кусочек пластилина, линейка, скотч, ножницы, полотенце, миллиметровая бумага для построения графиков (4 листа).
Задание: Исследуйте вытекание воды из сосуда Мариотта.

1. С помощью шила сделайте в боковой поверхности пластиковой бутылки отверстие, расширьте его ножницами до размера чуть больше диаметра трубочки для коктейля;
2. Изготовьте три трубочки длиной 12 см, 8 см и 4 см;
3. Вставьте одну из трубочек в отверстие бутылки и герметизируйте кусочком пластилина;
4. К боковой поверхности бутылки прикрепите скотчем линейку таким образом, чтобы можно было измерять высоту уровня воды в бутылке над трубочкой;
5. Наберите в бутылку воды и быстро закройте ее пробкой, чтобы она перестала вытекать. Сосуд готов для проведения измерений;
6. Отвинтите пробку так, чтобы струя попадала в сосуд для сбора воды и снимите зависимость высоты столба воды над трубочкой в зависимости от времени. Повторите опыт 5 раз для каждой из трубочек. Оформите результаты в виде таблиц;



7. Какой из следующих законов изменения высоты $h$ со временем $t$ наиболее близок к реальности:

а) $h=h_0-ct^{n}$;
б) $h=h_0 \exp(-\alpha t),$ где $h_0$ — начальная высота воды в сосуде, $c,n,\alpha$ — некоторые параметры. Ответ обоснуйте графически и рассчитайте соответствующие параметры.
8. В соответствии с пунктом 7 установите, чем определяется скорость истечения воды из трубки;
9. Зависят ли результаты опытов от длины трубки, если да, то как?