Пористый материал в воде
4/10Дно сосуда с вертикальными стенками и площадью дна \(S = 200\) см\(^2\) покрыто слоем пористого материала (типа поролона) толщиной \(H = 10\) см. В сосуд наливают \(V = 1\) л воды, и нижняя часть материала толщиной \(h = 6\) см оказывается в воде. В сосуд наливают ещё такой же объём воды. Найти высоту уровня воды над материалом. При заполнении пор водой материал не растягивается, воздух из пор выходит полностью, в воде материал не всплывает.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаНайдите, какую долю объёма материала занимают поры, по первой порции воды. Сколько воды останется над материалом после второй порции?
Ответ\(\Delta h = \dfrac{V(2h-H)}{hS} = 1{,}7\) см.
РешениеИз условия заключаем, что объём пор в материале объёмом \(V_1 = hS = 1{,}2\) л равен величине \(V = 1\) л. Следовательно, объёмная доля пор в материале составляет \[\eta = \frac{V}{V_1} = \frac{V}{hS} = 0{,}833.\] Поэтому объём пор \(V_2\) в оставшемся сухом материале составляет \[V_2 = \eta\,(H-h)\,S = \frac{V(H-h)}{h}.\] Поскольку этот объём меньше объёма \(V\), при наливании в сосуд ещё воды с таким же объёмом \(V\) этот объём будет заполнен, и останется вода объёмом \[\Delta V = V - V_2 = V - \frac{V(H-h)}{h} = \frac{V(2h-H)}{h}.\] Эта вода расположится выше материала, причём уровень воды над поверхностью материала составит \[\Delta h = \frac{\Delta V}{S} = \frac{V(2h-H)}{hS} = 1{,}7~\text{см}.\]
Похожие задачи
- Обои для Нюши МОШ 2010/11, 7 кл.
- Две фигурки в полном сосуде МОШ 2010/11, 7 кл.
- Золотой слиток-параллелепипед МОШ 2010/11, 7 кл.
- Монеты в стакане с водой МОШ 2010/11, 7 кл.
- Никелирование чугунного куба МОШ 2010/11, 8 кл.
- Бак на кирпичах МОШ 2010/11, 8 кл.