Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 1873

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили ртуть, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили подсолнечное масло, и через некоторое время уровень ртути в этой части сосуда стал равен 20 см, при этом уровень подсолнечного масла в этой же части сосуда стал равен 182,1 см. Каким оказался при этом уровень ртути в правой части сосуда? Плотность ртути считать равной 13600
кг
м3
, плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,31
в виде формулы:0.31001345588235

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 ртуть, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρртути‎×g×hртути_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: ртуть и подсолнечное масло, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pподсолнечного_масла + pртути_слева. При этом pподсолнечного_масла = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла, а pртути_слева = ρртути×g×hртути_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρртути‎×g×hртути_справа = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла + ρртути×g×hртути_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρртути‎×hртути_справа = ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла + ρртути×hртути_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hподсолнечного_масла не соответствует уровню подсолнечного масла, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости подсолнечного масла, а отметка, на которой оно находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости подсолнечного масла можно подсчитать, если из уровня подсолнечного масла вычесть уровень ртути в той же части сосуда: hподсолнечного_масла = 182,1 см - 20 см = 162,1 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
13600×hртути_справа = 923×1,621 + 13600×0,2
Таким образом, единственная неизвестная величина hртути_справа может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: hртути_справа ≈ 0,31 м.


Похожие задачи: 1864, 10606, 1803, 961, 7952.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №7091:
Эталонное решение.
Задача №7931:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, но не раскрыл, что pп = pрп + pмв, и pл = pрл. Кроме того, надо было записать, что давление жидкости на дно сосуда p = ρgh, без которого не ясна замена pл и pпр на соответствующие ρgh. Ответ верный, в решении есть недостатки.
Задача №961:
(Не оценено) Комментарий к решению: В задаче не хватает явной обработки условия в виде "Дано:", в остальном верное обоснованное решение с правильным ответом.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.