Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 7934

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили некоторую жидкость, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили керосин, и через некоторое время уровень керосина в этой части сосуда стал равен 122,1 см, при этом уровень неизвестной жидкости в этой же части сосуда стал равен 25 см, а в правой 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: ≈13590

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 исходная неизвестная жидкость, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pнеизв_справа = ρнеизв‎×g×hнеизв_справа. В левой 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_слева. При этом pкеросина = ρкеросина×g×hкеросина, а pнеизв_слева = ρнеизв‎×g×hнеизв_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρнеизв‎×g×hнеизв_справа = ρкеросина×g×hкеросина + ρнеизв‎×g×hнеизв_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρнеизв×hнеизв_справа = ρкеросина×hкеросина + ρнеизв‎×hнеизв_слева
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 = 122,1 см - 25 см = 97,1 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
ρнеизв×0,31 = 840×0,971 + ρнеизв×0,25
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 13590
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться ртуть.


Похожие задачи: 6910, 9278, 7948, 1850, 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.