Смешивание воды и суспензии
На заводе изготавливают шпаклёвку, для чего в смесительный бак под давлением подают по одной трубе воду, а под другой — специальную суспензию. У каждой из этих труб площадь сечения \(S=50\) см\(^2\). Плотность и скорость воды в трубе равны \(\rho_{\text{в}}=1000\) кг/м\(^3\) и \(V_{\text{в}}=1\) м/с, соответственно. Плотность и скорость движения суспензии равны \(\rho_{\text{с}}=1400\) кг/м\(^3\) и \(V_{\text{с}}=0{,}6\) м/с. Из смесительного бака готовая шпаклёвка выходит по трубе сечения \(2S\). Чему равна скорость \(V_{\text{ш}}\) движения шпаклёвки в трубе, если её плотность равна \(\rho_{\text{ш}}=1150\) кг/м\(^3\)? Считать, что пустот и пузырей в трубах не образуется.

▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаМассы веществ, вошедших в бак за время \(t\), равны массе вышедшей шпаклёвки. Масса вещества, прошедшего через трубу за \(t\), равна \(\rho S V t\).
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(V_{\text{ш}}=0{,}8\) м/с.
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеОбъём бака и труб постоянен, пустот не возникает, поэтому масса веществ внутри не меняется: сколько вошло по массе за время \(t\), столько и вышло. За это время в бак вошла вода массой \(\rho_{\text{в}}SV_{\text{в}}t\) и суспензия массой \(\rho_{\text{с}}SV_{\text{с}}t\), а вышла шпаклёвка массой \(\rho_{\text{ш}}\cdot 2S\cdot V_{\text{ш}}t\). Из равенства \[\rho_{\text{в}}V_{\text{в}}+\rho_{\text{с}}V_{\text{с}}=2\rho_{\text{ш}}V_{\text{ш}}\] получаем \[V_{\text{ш}}=\dfrac{\rho_{\text{в}}V_{\text{в}}+\rho_{\text{с}}V_{\text{с}}}{2\rho_{\text{ш}}}=\dfrac{1000\cdot 1+1400\cdot 0{,}6}{2\cdot 1150}=0{,}8~\text{м/с}.\]
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Баллон на льду Белорусская 1995/96, заключительный этап, 9 кл.
- Кровоток в глазной артерии «Бельчонок» 2024/25, заключительный этап, 8 кл.
- Энергия пожарного насоса «Шаг в будущее» 2014/15, заключительный этап, 8 кл.
- Перекачка бензина по трубопроводу «Гранит науки» 2020/21, заключительный этап, 9–11 кл.
- Струя воды из шланга «Бельчонок» 2024/25, отборочный этап, 9 кл.
- Ветряная турбина «Бельчонок» 2024/25, заключительный этап, 8 кл.