Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 18

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили воду, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили некоторую жидкость, и через некоторое время её уровень в этой части сосуда стал равен 40,5 см, при этом уровень воды в этой же части сосуда стал равен 19 см, а уровень воды в правой части поднялся до 36 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность воды считать равной 1000
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈791
в виде формулы:790.6976744186

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 правой части сосуда находится только вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρводы‎×g×hводы_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: вода и искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pводы_слева. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pводы_слева = ρводы×g×hводы_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρводы‎×g×hводы_справа = ρнеизв×g×hнеизв + ρводы×g×hводы_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρводы‎×hводы_справа = ρнеизв×hнеизв + ρводы×hводы_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hнеизв не соответствует уровню неизвестной жидкости, потому что в условии задачи указана не высота её столба жидкости, а отметка, на которой она находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба неизвестной жидкости можно подсчитать, если из уровня этой жидкости вычесть уровень воды в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 40,5 см - 19 см = 21,5 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1000×0,36 = ρнеизв×0,215 + 1000×0,19
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 791
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться спирт.


Решения этой задачи от наших учеников:
(Не оценено) Комментарий к решению: По решению видно, что ученик не сразу увидел, что надо использовать значение 40,5 см не полностью, а только часть: высота неизвестной жидкости составляет только часть этой величины. После того, как ученик сам определил и исправил свою ошибку, решение получилось.

Похожие задачи: 8075, 1062, 9279, 2444, 7949.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №6969:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, подсчитал pп и сказал, что оно это давление равно pл, но не раскрыл, что pл = pлх + pлг, хотя ниже записал, что pлх = pл - pлг. Кроме того, надо было записать, что давление жидкости на дно сосуда p = ρgh. Ответ верный, в решении есть недостатки.
Задача №19:
Не оценено.
Задача №1062:
Не оценено.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.