Любознательный ученик $9$ класса соорудил на даче модель водяной турбины (см. рисунок).

Вода из широкой бочки вытекала через небольшое отверстие площадью $S=1~см^{2}$ у дна и попадала на лопасти турбинки. С помощью нити, намотанной на тонкий вал турбины и перекинутой через блок, устройство могло поднимать вверх груз массой $m=100~г$ с некоторой скоростью.

1 Определите коэффициент полезного действия модели водяной турбины, принимая высоту столба воды в бочке $H=0.2~м$, скорость груза $v_{1}=2~см/с$.

A S

Выполнив первый эксперимент, ученик перекрыл кран $K$ и герметичной пробкой закрыл отверстие $A$ в крышке бочки. Когда он через некоторое время вернулся, бочка сильно нагрелась на солнце. Открыв кран $K$ (при закрытом отверстии $A$ ), ученик с удивлением обнаружил, что его механизм работает более активно, и теперь тот же груз поднимается со скоростью $v_{2}=5~см/с$.

2 Предполагая, что КПД устройства остался неизменным, а уровень воды в бочке по-прежнему $H=0.2~м$, определите, насколько изменилось давление газа в бочке.

A S

Плотность воды $\rho=10^{3}~кг/м^{3}$, ускорение свободного падения $g=10~м/с^{2}$.