Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 6747

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили морскую воду, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили подсолнечное масло, и через некоторое время уровень подсолнечного масла в этой же части сосуда стал равен 78,6 см, а уровень морской воды в левой части сосуда поднялся до 73 см. Каким оказался при этом уровень морской воды в правой части сосуда? Плотность морской воды считать равной 1030
кг
м3
, плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,247
в виде формулы:0.24693457943925

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 морская вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: морская вода и подсолнечное масло, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pподсолнечного_масла + pморской_воды_справа. При этом pподсолнечного_масла = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла, а pморской_воды_справа = ρморской_воды×g×hморской_воды_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла + ρморской_воды×g×hморской_воды_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρморской_воды‎×hморской_воды_слева = ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла + ρморской_воды×hморской_воды_справа
Обратите внимание, что в этой формуле hподсолнечного_масла не соответствует уровню подсолнечного масла, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости подсолнечного масла, а отметка, на которой оно находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости подсолнечного масла можно подсчитать, если из уровня подсолнечного масла вычесть уровень морской воды в той же части сосуда. Так как уровень морской воды в правой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости подсолнечного масла сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень морской воды в правой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости подсолнечного масла: hподсолнечного_масла = 0,786 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень морской воды слева в систему СИ и вместе с значением для hподсолнечного_масла подставляем в уравнение:
1030×0,73 = 923×(0,786 - x) + 1030×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,247 м.


Решения этой задачи от наших учеников:
Не оценено.

Похожие задачи: 10178, 7932, 12, 902, 6766.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №962:
Эталонное решение.
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 №912:
(Не оценено) Комментарий к решению: В решении явно не показаны подстанавливаемые значения. Решение верное, обоснованное, с незначительными недостатками.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.