Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 23

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили глицерин, и дождались, когда он придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили керосин, и через некоторое время уровень глицерина в этой части сосуда стал равен 40 см, при этом уровень керосина в этой же части сосуда стал равен 56,5 см. Каким оказался при этом уровень глицерина в правой части сосуда? Плотность глицерина считать равной 1260
кг
м3
, плотность керосина считать равной 840
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: 0,51

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 глицерин, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρглицерина‎×g×hглицерина_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: глицерин и керосин, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pкеросина + pглицерина_слева. При этом pкеросина = ρкеросина×g×hкеросина, а pглицерина_слева = ρглицерина×g×hглицерина_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρглицерина‎×g×hглицерина_справа = ρкеросина×g×hкеросина + ρглицерина×g×hглицерина_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρглицерина‎×hглицерина_справа = ρкеросина×hкеросина + ρглицерина×hглицерина_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hкеросина не соответствует уровню керосина, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости керосина, а отметка, на которой он находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости керосина можно подсчитать, если из уровня керосина вычесть уровень глицерина в той же части сосуда: hкеросина = 56,5 см - 40 см = 16,5 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1260×hглицерина_справа = 840×0,165 + 1260×0,4
Таким образом, единственная неизвестная величина hглицерина_справа может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: hглицерина_справа = 0,51 м.


Похожие задачи: 1703, 1864, 6746, 1803, 8010.

Решения похожих задач от наших учеников:
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 №2440:
(Не оценено) Комментарий к решению: Ученик не показал подстановленные значения, хотя они и есть в "дано". Обоснованное решение, с недостатками.
Задача №7091:
Эталонное решение.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.