Задачи › Давление жидкости

Герметичный сосуд с тремя поршнями

  1. Герметичный сосуд с тремя поршнями

    Курчатов 2023/24, 8 кл.
    4/10

    Имеется герметичный сосуд, изображённый на рисунке. Снизу сосуда на жидкость давят три поршня, два из них расположены на расстоянии \(h_2 = 10\text{ см}\) от верхней крышки сосуда, ещё один — на высоте \(h_1\) от верхней крышки сосуда. Давление одного из нижних поршней на жидкость составляет \(P_2 = 3000\text{ Па}\), давление верхнего поршня составляет \(P_1 = 2500\text{ Па}\). Найдите значение \(h_1\). Ответ выразите в сантиметрах. Плотность жидкости \(\rho = 1000\ \dfrac{\text{кг}}{\text{м}^3}\), ускорение свободного падения \(g = 10\ \dfrac{\text{м}}{\text{с}^2}\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Давление на каждый поршень складывается из давления у верхней крышки и гидростатического давления столба жидкости над поршнем.

    Ответ

    \(h_1 = 5\text{ см}\).

    Решение

    1) Давления, создаваемые поршнями, расположенными на одном и том же удалении \(h_2\) от верхней стенки сосуда, совпадают. Условие равновесия для одного из нижних поршней: \[P_2 = \rho g h_2 + P_0,\] где \(P_0\) — давление у верхней стенки сосуда. Отсюда \(P_0 = P_2 - \rho g h_2\).

    2) Для поршня, расположенного на высоте \(h_1\) от верхней крышки сосуда, аналогично: \[P_1 = \rho g h_1 + P_0.\] Подставляя \(P_0\), получаем \(\rho g h_1 = P_1 - P_2 + \rho g h_2\), откуда \[h_1 = \frac{P_1 - P_2}{\rho g} + h_2 = -0{,}05\text{ м} + 0{,}1\text{ м} = 0{,}05\text{ м} = 5\text{ см}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи