Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 8010

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили морскую воду, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили подсолнечное масло, и через некоторое время уровень морской воды в этой части сосуда стал равен 46 см, при этом уровень подсолнечного масла в этой же части сосуда стал равен 61,6 см. Каким оказался при этом уровень морской воды в левой части сосуда? Плотность морской воды считать равной 1030
кг
м3
, плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈0,6
в виде формулы:0.59979417475728

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 морская вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: морская вода и подсолнечное масло, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pподсолнечного_масла + pморской_воды_справа. При этом pподсолнечного_масла = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла, а pморской_воды_справа = ρморской_воды×g×hморской_воды_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρморской_воды‎×g×hморской_воды_слева = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла + ρморской_воды×g×hморской_воды_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρморской_воды‎×hморской_воды_слева = ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла + ρморской_воды×hморской_воды_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 морской воды в той же части сосуда: hподсолнечного_масла = 61,6 см - 46 см = 15,6 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1030×hморской_воды_слева = 923×0,156 + 1030×0,46
Таким образом, единственная неизвестная величина hморской_воды_слева может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: hморской_воды_слева ≈ 0,6 м.


Похожие задачи: 1864, 7952, 7931, 6967, 9839.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №7931:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, но не раскрыл, что pп = pрп + pмв, и pл = pрл. Кроме того, надо было записать, что давление жидкости на дно сосуда p = ρgh, без которого не ясна замена pл и pпр на соответствующие ρgh. Ответ верный, в решении есть недостатки.
Задача №1937:
Не оценено.
Задача №7091:
Эталонное решение.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.