Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 19

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили морскую 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 50,7 см, при этом уровень морской воды в этой же части сосуда стал равен 14 см, а уровень морской воды в правой части поднялся до 40 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность морской воды считать равной 1030
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈730
в виде формулы:729.70027247956

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 морская вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρморской_воды‎×g×hморской_воды_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: морская вода и искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pморской_воды_слева. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pморской_воды_слева = ρморской_воды×g×hморской_воды_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρморской_воды‎×g×hморской_воды_справа = ρнеизв×g×hнеизв + ρморской_воды×g×hморской_воды_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρморской_воды‎×hморской_воды_справа = ρнеизв×hнеизв + ρморской_воды×hморской_воды_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 морской воды в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 50,7 см - 14 см = 36,7 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1030×0,4 = ρнеизв×0,367 + 1030×0,14
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 730
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться бензин.


Решения этой задачи от наших учеников:
Не оценено.

Похожие задачи: 2444, 9279, 7935, 18, 6969.

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 №7949:
Не оценено.
Задача №1062:
Не оценено.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.