Три сосуда и две жидкости
6/10Три одинаковых вертикальных цилиндрических сосуда сообщаются при помощи узких трубок с кранами, которые первоначально перекрыты (см. рисунок слева). В левом сосуде под поршнем находится жидкость плотностью \(\rho_1\), в правом сосуде под поршнем – жидкость с плотностью \(\rho_2\), а средний сосуд пуст. Краны одновременно открывают, и в тот же момент начинают двигать вниз оба поршня с постоянными скоростями. Сначала разница уровней поршней по вертикали увеличивается со скоростью \(V\). Затем, в некоторый момент, скорости поршней изменяются – они продолжают двигаться с постоянными скоростями, но теперь разница уровней поршней по вертикали уменьшается с такой же скоростью \(V\). Пользуясь графиком зависимости высоты \(h\) уровня смеси в среднем сосуде от расстояния по вертикали \(l\) между поршнями (см. рисунок справа), найдите среднюю плотность смеси в тот момент, когда \(h = 6\) см.
Можно считать, что объём смеси равен сумме объёмов жидкостей, которые перетекли из крайних сосудов.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПодъём уровня в среднем сосуде определяется суммой скоростей опускания поршней. Сравните наклоны двух ветвей графика \(h(l)\) и найдите, с какими скоростями движутся поршни на каждом этапе.
Ответ\(\rho_{\text{см}_1} = \dfrac{2(7\rho_1+\rho_2)+(\rho_1+7\rho_2)}{3\cdot 8} = \dfrac{15\rho_1+9\rho_2}{24}\), если сначала быстрее движется левый поршень; \(\rho_{\text{см}_2} = \dfrac{2(\rho_1+7\rho_2)+(7\rho_1+\rho_2)}{3\cdot 8} = \dfrac{9\rho_1+15\rho_2}{24}\), если сначала быстрее движется правый поршень.
Похожие задачи
- Три сосуда и график уровня МОШ 2016/17, 7 кл.
- Три сосуда с керосином и маслом МОШ 2016/17, 8 кл.
- Лёд в сообщающихся сосудах МОШ 2018/19, 8 кл.
- Сообщающиеся сосуды с поршнями и пружиной МОШ 2020/21, 8 кл.
- Сосуды с поршнем в трубке МОШ 2020/21, 9 кл.
- Три сообщающихся сосуда МОШ 2020/21, 10 кл.