В сосуде цилиндрической формы, у которого дно представляет из себя металлическую пластину с небольшими дырками, бока сделаны из стекла высотой h (малой по сравнению с радиусом сосуда), а крышка — такую же металлическую пластину с дырками, налит раствор поваренной соли, являющийся хорошо проводящим электролитом. Протеканию через дырки дна электролиту препятствует напряжение, которое создаётся противоположными зарядами на двух пластинах. Электролит заполняет половину сосуда. В некоторый момент замыкают цель (см. риc.), в которой присутствует очень большое сопротивление R. После этого электролит начинает медленно протекать через дырки в дне. С какой скоростью (отношение малых приращений изменения объёма электролита в сосуде к приращению времени) будет происходить это протекание сразу после включения? Считать, что в электролите в каждый момент времени успевает установиться механическое равновесие. Сопротивлением электролита пренебречь.
Найдём массовую объёмную плотность электролита, рассмотрев систему до замыкания ключа. По сути мы имеем дело с конденсатором, образованным верхней и нижней стенками сосуда. Пусть заряды на верхней и на нижней обкладках равны Q и −Q — соответственно. Однако электролит внутри себя изменяет поле до нуля. Электрическое поле поэтому присутствует только под крышкой сосуда над электролитом и равно Электролит создаёт заряженный слой на верхней поверхности, суммарный заряд которого равен заряду крышки с противоположным знаком. Поэтому электрическое поле действует с поверхностной силой (т. е. создаёт перепад давления)
Этот перепад давления компенсируется высотой столба электролита (обозначим его x, до включения x = h/2), поскольку над электролитом и под ним давление равно атмосферному:
Ёмкость конденсатора, частично заполненного электролитом, равна Когда будет замкнут ключ, в контуре потечёт ток
а так как
то
Из уравнения (1) можно связать производную по времени от величины заряда на обкладках с производной по времени от высоты столба электролита:
В результате, скорость ухода электролита из пространства между пластинами (м3/с)
где мы подставили значение x = h/2 для высоты столба электролита.
Ответ:

