Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 25

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили некоторую жидкость, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили керосин, и через некоторое время уровень керосина в этой части сосуда стал равен 40,5 см, при этом уровень неизвестной жидкости в этой же части сосуда стал равен 12 см, а в левой части поднялся до 31 см. Какова была плотность неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность керосина считать равной 840
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: 1260

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 исходная неизвестная жидкость, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pнеизв_слева = ρнеизв‎×g×hнеизв_слева. В правой же части сосуда кроме неизвестной жидкости находятся ещё и керосин, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pкеросина + pнеизв_справа. При этом pкеросина = ρкеросина×g×hкеросина, а pнеизв_справа = ρнеизв‎×g×hнеизв_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρнеизв‎×g×hнеизв_слева = ρкеросина×g×hкеросина + ρнеизв‎×g×hнеизв_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρнеизв×hнеизв_слева = ρкеросина×hкеросина + ρнеизв‎×hнеизв_справа
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 искомой неизвестной жидкости в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hкеросина = 40,5 см - 12 см = 28,5 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
ρнеизв×0,31 = 840×0,285 + ρнеизв×0,12
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв = 1260
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться глицерин.


Похожие задачи: 13, 7948, 1849, 2443, 10874.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №7092:
(Не оценено) Комментарий к решению: Типичная ошибка: неверно подсчитана величина столба жидкости бензина - отметка его уровня отличается больше на величину столба неизвестной жидкости в сосуде справа, откуда вышел неверный ответ. Ученик после этого пересчитал (видно, возле рисунка, обведено чёрным) эту величину и далее (не попало в фото) решил задачу верно.
Задача №1850:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик не учёл вначале, что высота столба жидкости отличается от уровня отметки сосуда, получив неверный ответ начал искать ошибку. В итоге исправил высоты столбов жидкостей, получил верный ответ. При этом не показал каким образом он их считал (ни формул, ни численных значений), а сразу исправленные величины. Ответ верный, в решении отсутствуют важные части.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.