Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 8075

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили подсолнечное масло, и дождались, когда оно придёт в равновесие. После этого в правую часть сосуда залили некоторую жидкость, и через некоторое время её уровень в этой части сосуда стал равен 81,4 см, при этом уровень подсолнечного масла в этой же части сосуда стал равен 21 см, а уровень подсолнечного масла в левой части поднялся до 76 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность подсолнечного масла считать равной 923
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈840
в виде формулы:840.48013245033

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 подсолнечное масло, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pслева = ρподсолнечного_масла‎×g×hподсолнечного_масла_слева. В правой же части сосуда находятся сразу две жидкости: подсолнечное масло и искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pподсолнечного_масла_справа. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pподсолнечного_масла_справа = ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла_справа Таким образом можно составить уравнение:
ρподсолнечного_масла‎×g×hподсолнечного_масла_слева = ρнеизв×g×hнеизв + ρподсолнечного_масла×g×hподсолнечного_масла_справа
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρподсолнечного_масла‎×hподсолнечного_масла_слева = ρнеизв×hнеизв + ρподсолнечного_масла×hподсолнечного_масла_справа
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 подсолнечного масла в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 81,4 см - 21 см = 60,4 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
923×0,76 = ρнеизв×0,604 + 923×0,21
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 840
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться керосин.


Решения этой задачи от наших учеников:
(Решение с недочётами, ответ верный) Комментарий к решению: Ученик записал условие равновесия: pл = pп, но не раскрыл, что pмл = pмп + pпх, хотя именно это использовал чуть ниже. Не указал основную формулу давления жидкости на дно сосуда p = ρgh. Далее указал неверное ρлghл = ρпghп (какая плотность у правой части сосуда?).

Похожие задачи: 18, 19, 2444, 1062, 6768.

Решения похожих задач от наших учеников:
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.
Задача №1062:
Не оценено.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.