Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 8318

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили морскую воду, и дождались, когда она придёт в равновесие. После этого в левую часть сосуда залили некоторую жидкость, и через некоторое время её уровень в этой части сосуда стал равен 49,3 см, при этом уровень морской воды в этой же части сосуда стал равен 31 см, а уровень морской воды в правой части поднялся до 45 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность морской воды считать равной 1030
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈788
в виде формулы:787.9781420765

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 морская вода, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρморской_воды‎×g×hморской_воды_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: морская вода и искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pморской_воды_слева. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pморской_воды_слева = ρморской_воды×g×hморской_воды_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρморской_воды‎×g×hморской_воды_справа = ρнеизв×g×hнеизв + ρморской_воды×g×hморской_воды_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρморской_воды‎×hморской_воды_справа = ρнеизв×hнеизв + ρморской_воды×hморской_воды_слева
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 морской воды в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 49,3 см - 31 см = 18,3 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
1030×0,45 = ρнеизв×0,183 + 1030×0,31
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 788
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться спирт.


Решения этой задачи от наших учеников:
Не оценено.

Похожие задачи: 910, 8075, 1062, 2444, 19.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №1062:
Не оценено.
Задача №19:
Не оценено.
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.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.