Давление в точке жидкости
6/10Объём жидкости, налитой в показанный на рисунке сосуд сложной формы, равняется \(V\), а площадь её свободной поверхности составляет \(S\). Точка \(M\) закреплена в данном сосуде на глубине \(h\) под поверхностью жидкости. Из-за повышения температуры жидкость равномерно расширяется так, что её объём увеличивается на 1%. При каком условии давление в точке \(M\) окажется неизменным? Расширением сосуда пренебречь.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(h = V/S\).
РешениеНа приведённом в условии рисунке площадь горизонтального сечения, в котором находится свободная поверхность жидкости, в рассматриваемый момент минимальна. Из этого следует, что малые изменения уровня жидкости не приводят к изменению площади её свободной поверхности. Значит, поскольку расширением сосуда можно пренебречь, то увеличение объёма жидкости на 1% и связанное с ним повышение уровня жидкости \(x\) связаны друг с другом соотношением: \(0{,}01V = Sx\). При нагревании плотность жидкости \(\rho\) уменьшается в 1,01 раза. Поэтому для того, чтобы в точке \(M\) сохранилось прежнее давление, должно выполняться следующее соотношение: \(\rho gh = \dfrac{\rho}{1{,}01}g(h + x)\). Отсюда следует, что заданные в условии задачи параметры должны быть связаны уравнением: \(1{,}01h = h + 0{,}01V/S\). Из него получаем искомое условие: \(h = V/S\).
Похожие задачи
- Максимум плотности воды ВсОШ 1992/2001, 9 кл.
- Биметаллическая пластина ИОШ 2012/13, 9-11 кл.
- Ртутный и спиртовой термометры «Бельчонок» 2014/15, 8 кл.
- Тепловое расширение IEPhO 2015/16, 10 кл.
- Тепловое расширение полипропилена IEPhO 2022/23, 8 кл.
- Тепловое расширение полипропилена IEPhO 2022/23, 9 кл.