МКТ (нет в 2026) — Задание ЕГЭ по физике №00008307

Дано:

Горизонтальный сосуд, поршень без трения; пружина сжата (длина в недеформированном состоянии больше текущей); левая часть — атмосфера $p_{атм}$, правая — закрыта, давление газа $p_г$; $T = \text{const}$.

Найти:

Направление смещения поршня после удаления пробки.

Решение:

1. Начальное равновесие. Пружина сжата, сила упругости направлена от стенки к поршню — вправо. Запишем второй закон Ньютона вдоль горизонтальной оси (вправо — положительное направление): $$F_{упр} + p_{атм} S - p_г S = 0$$ откуда $$p_г = p_{атм} + \dfrac{F_{упр}}{S} \gt p_{атм}$$ В закрытой правой части давление газа больше атмосферного. 2. После удаления пробки правая часть сообщается с атмосферой, давление газа мгновенно выравнивается с атмосферным ($T = \text{const}$ — процесс изотермический). Газовая «подушка» исчезает как элемент, создающий давление больше атмосферного. 3. Новое равновесие. Второй закон Ньютона: $$F_{упр}' + p_{атм} S - p_{атм} S = 0 \;\Rightarrow\; F_{упр}' = 0$$ Сила упругости нулевая — пружина в недеформированном состоянии. 4. Вывод. По условию длина недеформированной пружины больше текущей (сжатой). Значит пружина удлиняется, и поршень сдвигается вправо до полного разжатия пружины.