Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 7932

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили ртуть, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили воду, и через некоторое время уровень воды в этой же части сосуда стал равен 718 см, а уровень ртути в левой части сосуда поднялся до 75 см. Каким оказался при этом уровень ртути в правой части сосуда? Плотность ртути считать равной 13600
кг
м3
, плотность воды считать равной 1000
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,24
в виде формулы:0.23968253968254

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 ртуть, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρртути‎×g×hртути_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: ртуть и вода, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pводы + pртути_справа. При этом pводы = ρводы×g×hводы, а pртути_справа = ρртути×g×hртути_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρртути‎×g×hртути_слева = ρводы×g×hводы + ρртути×g×hртути_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρртути‎×hртути_слева = ρводы×hводы + ρртути×hртути_справа
Обратите внимание, что в этой формуле hводы не соответствует уровню воды, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости воды, а отметка, на которой она находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости воды можно подсчитать, если из уровня воды вычесть уровень ртути в той же части сосуда. Так как уровень ртути в правой части сосуда не известен, то подсчитать высоту столба жидкости воды сразу не получится. Для решения обозначим за x уровень ртути в правой части сосуда. Теперь можно вычислить чему равна высота столба жидкости воды: hводы = 7,18 - x (высота тут указана в системе СИ, то есть в метрах). Переводим уровень ртути слева в систему СИ и вместе с значением для hводы подставляем в уравнение:
13600×0,75 = 1000×(7,18 - x) + 13600×x
Таким образом, единственная неизвестная величина x может быть найдена. Решим уравнение и найдём её: x≈ 0,24 м.


Решения этой задачи от наших учеников:
(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.

Похожие задачи: 7953, 6747, 6766, 962, 12.

Решения похожих задач от наших учеников:
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.
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.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.