Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 6766

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили глицерин, и дождались, когда он 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 58,1 см, а уровень глицерина в левой части сосуда поднялся до 45 см. Каким оказался при этом уровень глицерина в правой части сосуда? Плотность глицерина считать равной 1260
кг
м3
, плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,0912
в виде формулы:0.091207715133531

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 подсолнечное масло, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pподсолнечного_масла + pглицерина_справа. При этом pподсолнечного_масла = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла, а pглицерина_справа = ρглицерина×g×hглицерина_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρглицерина‎×g×hглицерина_слева = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла + ρглицерина×g×hглицерина_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρглицерина‎×hглицерина_слева = ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла + ρглицерина×hглицерина_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 глицерина в той же части сосуда. Так как уровень глицерина в правой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости подсолнечного масла сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень глицерина в правой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости подсолнечного масла: hподсолнечного_масла = 0,581 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень глицерина слева в систему СИ и вместе с значением для hподсолнечного_масла подставляем в уравнение:
1260×0,45 = 923×(0,581 - x) + 1260×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,0912 м.


Решения этой задачи от наших учеников:
(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.

Похожие задачи: 22, 12, 912, 7932, 962.

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 №10178:
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.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.