Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 7948

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 бензин, и через некоторое время уровень бензина в этой части сосуда стал равен 88,1 см, при этом уровень неизвестной жидкости в этой же части сосуда стал равен 21 см, а в правой части поднялся до 70 см. Какова была плотность неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность бензина считать равной 730
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈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 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 бензин, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pбензина + pнеизв_слева. При этом pбензина = ρбензина×g×hбензина, а pнеизв_слева = ρнеизв‎×g×hнеизв_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρнеизв‎×g×hнеизв_справа = ρбензина×g×hбензина + ρнеизв‎×g×hнеизв_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρнеизв×hнеизв_справа = ρбензина×hбензина + ρнеизв‎×hнеизв_слева
Обратите внимание, что в этой формуле hбензина не соответствует уровню бензина, потому что в условии задачи указана не высота столба жидкости бензина, а отметка, на которой он находится, то есть высота уровня от дна сосуда. Высоту столба жидкости бензина можно подсчитать, если из уровня бензина вычесть уровень искомой неизвестной жидкости в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hбензина = 88,1 см - 21 см = 67,1 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
ρнеизв×0,7 = 730×0,671 + ρнеизв×0,21
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.


Похожие задачи: 1849, 25, 6910, 6748, 13.

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.