Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 22

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили глицерин, и дождались, когда он придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили спирт, и через некоторое время уровень спирта в этой же части сосуда стал равен 85,8 см, а уровень глицерина в левой части сосуда поднялся до 59 см. Каким оказался при этом уровень глицерина в правой части сосуда? Плотность глицерина считать равной 1260
кг
м3
, плотность спирта считать равной 790
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,1395
в виде формулы:0.13953191489362

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 глицерин, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρглицерина‎×g×hглицерина_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: глицерин и спирт, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pспирта + pглицерина_справа. При этом pспирта = ρспирта×g×hспирта, а pглицерина_справа = ρглицерина×g×hглицерина_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρглицерина‎×g×hглицерина_слева = ρспирта×g×hспирта + ρглицерина×g×hглицерина_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρглицерина‎×hглицерина_слева = ρспирта×hспирта + ρглицерина×hглицерина_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 глицерина в той же части сосуда. Так как уровень глицерина в правой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости спирта сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень глицерина в правой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости спирта: hспирта = 0,858 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень глицерина слева в систему СИ и вместе с значением для hспирта подставляем в уравнение:
1260×0,59 = 790×(0,858 - x) + 1260×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,1395 м.


Похожие задачи: 7932, 6747, 12, 902, 7953.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №902:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, но не раскрыл, что pл = pб + pмл, pп = pмп, кроме того, надо было записать, что давление жидкости на дно сосуда p = ρgh. Ответ верный, в решении есть недостатки.
Задача №962:
Эталонное решение.
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.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.