Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 910

В левую и правую часть пустого сообщающегося сосуда залили ртуть, 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 365 см, при этом уровень ртути в этой же части сосуда стал равен 41 см, а уровень ртути в правой части поднялся до 63 см. Какова была плотность этой неизвестной жидкости? Можно ли предположить, что это за жидкость? Плотность ртути считать равной 13600
кг
м3
.


Решение и ответ:
Ответ: ≈923
в виде формулы:923.45679012346

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 ртуть, поэтому давление этой части сосуда можно легко вычислить как pсправа = ρртути‎×g×hртути_справа. В левой же части сосуда находятся сразу две жидкости: ртуть и искомая неизвестная жидкость, поэтому давление pсправа, которое они оказывают на дно сосуда, будет складываться из давлений каждой из них: pсправа = pнеизв + pртути_слева. При этом pнеизв = ρнеизв×g×hнеизв, а pртути_слева = ρртути×g×hртути_слева Таким образом можно составить уравнение:
ρртути‎×g×hртути_справа = ρнеизв×g×hнеизв + ρртути×g×hртути_слева
Полученное уравнение можно сократить на g, не равное нулю, после чего оно станет таким:
ρртути‎×hртути_справа = ρнеизв×hнеизв + ρртути×hртути_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 ртути в той же части сосуда. Её можно подсчитать: hнеизв = 365 см - 41 см = 324 см. Переводим все значения в систему СИ и подставляем в уравнение:
13600×0,63 = ρнеизв×3,24 + 13600×0,41
Таким образом, единственная неизвестная величина ρнеизв может быть найдена. Решив данное уравнение найдём ответ: ρнеизв ≈ 923
кг
м3
. По таблице плотностей можно увидеть, что жидкостью с такой плотностью может являться подсолнечное масло.


Похожие задачи: 9279, 18, 8075, 2444, 1062.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №1062:
Не оценено.
Задача №8075:
(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?).
Задача №19:
Не оценено.

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

Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов.