Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 12

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили морскую воду, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили спирт, и через некоторое время уровень спирта в этой же части сосуда стал равен 69,8 см, а уровень морской воды в левой части сосуда поднялся до 57 см. Каким оказался при этом уровень морской воды в правой части сосуда? Плотность морской воды считать равной 1030
кг
м3
, плотность спирта считать равной 790
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,1487
в виде формулы:0.14866666666667

Для решения этой задачи используем условие равновесия жидкостей в сообщающемся сосуде: для того, чтобы жидкости уравновесились, необходимо равенство давлений в левой и правой части сосуда pслева = pсправа. Давление, создаваемое столбом жидкости можно вычислить по формуле p = ρ‎×g×h. Можно заметить, что в левой части сосуда находится только морская вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: морская вода и спирт, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pспирта + pморской_воды_справа. При этом pспирта = ρспирта×g×hспирта, а pморской_воды_справа = ρморской_воды×g×hморской_воды_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева = ρспирта×g×hспирта + ρморской_воды×g×hморской_воды_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρморской_воды‎×hморской_воды_слева = ρспирта×hспирта + ρморской_воды×hморской_воды_справа
Обратите внимание, что в этой формуле hспирта не соответствует уровню спирта, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости спирта, а отметка, на которой он находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости спирта можно подсчитать, если из уровня спирта вычесть уровень морской воды в той же части сосуда. Так как уровень морской воды в правой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости спирта сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень морской воды в правой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости спирта: hспирта = 0,698 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень морской воды слева в систему СИ и вместе с значением для hспирта подставляем в уравнение:
1030×0,57 = 790×(0,698 - x) + 1030×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,1487 м.


Похожие задачи: 6766, 7953, 902, 912, 10178.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №6766:
(Решение с незначительными недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик пишет ответ "0,0922", хотя из полученного выше уравнения получается значение "0,0912". Ошибка в финальном ответе, верное решение.
Задача №912:
(Не оценено) Комментарий к решению: В решении явно не показаны подстанавливаемые значения. Решение верное, обоснованное, с незначительными недостатками.
Задача №7932:
(Не оценено) Комментарий к решению: По рисунку видно, что ученик вначале показал 718 см как общую высоту столба обоих жидкостей справа (что верно), затем замазкой закрыл и переправил таким образом, что эта высота стала только для воды (что не верно). Дальнейшие размышления уже с ошибкой, потому что неверно понято условие задачи.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.