U-Rohr mit Federn
Ein Glasrohr (Querschnitt 0.6 cm2) ist zu einem stehenden U gebogen und dann mit Quecksilber (Dichte 13.55 g/cm3) gefüllt worden. Lenkt man das Quecksilber aus, schwingt die ganze Säule nach dem Loslassen mit einer Periode von einer Sekunde hin und her.
- Wie lang ist der mit Quecksilber gefüllte Teil des Rohres?
- Wie gross ist die hydraulische Induktivität dieses Systems?
- Nun wird an beiden Enden des Rohrs je eine Feder angebracht, die auf die Quecksilberoberfläche drückt. Dabei bleiben die Schenkel des U-Rohrs nach oben offen. Unter der Wirkung der Federn schwingt das Quecksilber doppelt so schnell hin und her. Wie gross ist nun die hydraulische Kapazität eines der beiden U-Rohrschenkel?
- Vernachlässigt man die Reibung, bleibt die Summe aus induktiv und kapazitiv gespeicherter Energie konstant. Wie gross ist diese Energie, wenn man die eine Säule um 2 cm anhebt und dann los lässt?
- Welche maximale Geschwindigkeit erreicht das Quecksilber mit dieser Auslenkung?