Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 6969

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили глицерин, и дождались, когда он придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили некоторую жидкость, и через некоторое время её уровень в этой части сосуда стал равен 61,4 см, при этом уровень глицерина в этой же части сосуда стал равен 11 см, а уровень глицерина в правой части поднялся до 51 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность глицерина считать равной 1260
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: 1000
в виде формулы:1000

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 искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pглицерина_слева. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pглицерина_слева = ρглицерина×g×hглицерина_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρглицерина‎×g×hглицерина_справа = ρнеизв×g×hнеизв + ρглицерина×g×hглицерина_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρглицерина‎×hглицерина_справа = ρнеизв×hнеизв + ρглицерина×hглицерина_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hнеизв не соответствует уровню неизвестной жидкости, потому что в условии задачи указана не высота её столба жидкости, а отметка, на которой она находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба неизвестной жидкости можно подсчитать, если из уровня этой жидкости вычесть уровень глицерина в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 61,4 см - 11 см = 50,4 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1260×0,51 = ρнеизв×0,504 + 1260×0,11
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв = 1000
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться вода.


Решения этой задачи от наших учеников:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, подсчитал pп и сказал, что оно это давление равно pл, но не раскрыл, что pл = pлх + pлг, хотя ниже записал, что pлх = pл - pлг. Кроме того, надо было записать, что давление жидкости на дно сосуда p = ρgh. Ответ верный, в решении есть недостатки.

Похожие задачи: 9279, 6768, 2444, 7935, 19.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №7949:
Не оценено.
Задача №18:
(Не оценено) Комментарий к решению: По решению видно, что ученик не сразу увидел, что надо использовать значение 40,5 см не полностью, а только часть: высота неизвестной жидкости составляет только часть этой величины. После того, как ученик сам определил и исправил свою ошибку, решение получилось.
Задача №19:
Не оценено.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.