Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 2441

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили подсолнечное масло, и дождались, когда оно придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили керосин, и через некоторое время уровень керосина в этой же части сосуда стал равен 59,2 см, а уровень подсолнечного масла в правой части сосуда поднялся до 55 см. Каким оказался при этом уровень подсолнечного масла в левой части сосуда? Плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
, плотность керосина считать равной 840
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,1249
в виде формулы:0.12493975903614

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 подсолнечное масло, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρподсолнечного_масла‎×g×hподсолнечного_масла_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: подсолнечное масло и керосин, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pкеросина + pподсолнечного_масла_слева. При этом pкеросина = ρкеросина×g×hкеросина, а pподсолнечного_масла_слева = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρподсолнечного_масла‎×g×hподсолнечного_масла_справа = ρкеросина×g×hкеросина + ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρподсолнечного_масла‎×hподсолнечного_масла_справа = ρкеросина×hкеросина + ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла_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 подсолнечного масла в той же части сосуда. Так как уровень подсолнечного масла в левой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости керосина сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень подсолнечного масла в левой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости керосина: hкеросина = 0,592 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень подсолнечного масла справа в систему СИ и вместе с значением для hкеросина подставляем в уравнение:
923×0,55 = 840×(0,592 - x) + 923×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,1249 м.


Похожие задачи: 6968, 12, 902, 912, 7932.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №6747:
Не оценено.
Задача №7932:
(Не оценено) Комментарий к решению: По рисунку видно, что ученик вначале показал 718 см как общую высоту столба обоих жидкостей справа (что верно), затем замазкой закрыл и переправил таким образом, что эта высота стала только для воды (что не верно). Дальнейшие размышления уже с ошибкой, потому что неверно понято условие задачи.
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.