Cho ba ống giống nhau và thông đáy chứa nước chưa đầy .Đổ vào ống bên trái một cột dầu cao H_1 = 20 cmH1=20cm và đổ vào ống bên phải một cột dầu cao H_2 = 25 cmH2=25cm. Biết trọng lượng riêng của nước là 10000 N/m^310000N/m3 và của dầu là 8000 N/m^38000N/m3. Mực nước ở ống giữa dâng lên so với độ cao ban đầu l
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án: C
Khi chưa đổ nước vào 2 nhánh thì áp suất của 3 nhánh đều bằng nhau nên ta có:
p1 = p2 = p3 = pbđ
Khi đổ dầu vào 2 nhánh thì áp suất tổng cộng bổ sung thêm của 2 cột dầu này gây ra là.
∆p = ρ2.g.h1 + ρ2.g.h2 = ρ2.g.(h1 + h2) = 8000.0,45 = 3600(Pa)
Khi đã ở trạng thái cân bằng thì áp suất tại đáy của 3 nhánh lúc này lại bằng nhau nên ta có
p1’ = p2’ = p3’ = pbđ +∆p/3 = pbđ + 1200 (Pa)
Do dầu nhẹ hơn nước nên ở nhánh giữa không có dầu và như vậy áp suất do cột nước ở nhánh giữa gây lên đáy là:
p2’ = pbđ + ρ1.g.∆h2
Vậy mực nước ở nhánh giữa sẽ dâng lên thêm 0,12(m)
Ta coi như 2 ống có dầu cân bằng với nhau trước
Gọi chiều cao tăng lên của mỗi ống sau khi có dầu là : h_1= (10+20) :2= 15cm
Sau đó cho 2 ống này cân băng với ống chứa nước
khi hệ cân bằng, áp suất ở 3 điểm đáy mỗi ống bằng nhau :
P_1 = P_2 = P_3
<=> 10000(H-x) + 8000.15 = 10000(H+x) (với H là độ cao ban đầu khi chưa có dầu, x là độ cao dâng lên của ống chưa nước )
<=>10000H-10000x + 120000= 10000H + 10000x
<=>20000x=120000
<=>x= 6cm8-|
Sau khi đổ một lượng dầu cao H1 vào nhánh trái và H2 vào nhánh phải, gọi độ cao cột nước lúc này ở nhánh trái là h1, nhánh trái là h2, ở ống giữa là h3. Gọi dd và dn là trọng lượng riêng của dầu và nước. H1 = 20cm = 0,2m ; H1 = 10cm = 0,1m.
Xét áp suất tại 3 điểm A, B và C nằm tại đáy mỗi nhánh. Ta có:
\(p_A=H_1.d_d+h_1.d_n\\ p_B=h_3.d_n\\ p_C=H_2.d_d+h_2.d_n\)
Áp suất tại đáy 3 nhánh là bằng nhau nên:
\(p_A=p_B\\ \Rightarrow H_1.d_d+h_1.d_n=h_3.d_n\\ \Rightarrow H_1.d_d=d_n\left(h_3-h_1\right)\\ \Rightarrow h_3-h_1=\dfrac{H_1.d_d}{d_n}=\dfrac{0,2.8000}{10000}=0,16\left(m\right)\\ \Rightarrow h_1=h_3-0,16\left(1\right)\)
\(p_C=p_B\\ \Rightarrow H_2.d_d+h_2.d_n=h_3.d_n\\ \Rightarrow H_2.d_d=d_n\left(h_3-h_2\right)\\ \Rightarrow h_3-h_2=\dfrac{H_2.d_d}{d_n}=\dfrac{0,1.8000}{10000}=0,08\left(m\right)\\ \Rightarrow h_2=h_3-0,08\left(2\right)\)
Gọi h là độ cao nước ở mỗi nhánh lúc đầu.
Nước tuy có di chuyển qua các nhánh nhưng vẫn giữ nguyên thể tích và các nhánh giống nhau, có tiết diện như nhau nên:
\(h_1+h_2+h_3=3h\left(3\right)\)
Thay (1), (2) vào (3) ta được:
\(h_3-0,16+h_3-0,08=3h\\ \Rightarrow3h_3-0,24=3h\\ \Rightarrow3\left(h_3-0,08\right)=3h\\ \Rightarrow h_3-0,08=h\)
Do đó mực nước ở nhánh giữa sau khi đổ thêm dầu vào hai nhánh cao hơn mực nước ở 3 nhánh lúc đầu là 0,08m = 8cm.
Hay sau khi đổ thêm dầu vào hai nhánh thì mực nước ở nhánh giữa dâng thêm 8cm.
Bạn tự vẽ hình nhé!
Sau khi đổ dầu vào nhánh trái và phải, mực nước trong ba nhánh lần lượt là \(h_1h_3h_2\) ( như hình ). Áp suất tại ba điểm A,B,C đều bằng nhau . Ta có :
\(p_A=p_C=>H_1d_2+h_1d_1=h_3d_1...\left(1\right)\)
\(p_B=p_C=>H_2d_2+h_2d_1=h_3d_1....\left(2\right)\)
Mặt khác, thể tích nước là không đổi nên ta có hệ thức :
\(h_1+h_2+h_3=3h...\left(3\right)\)
Từ (1) => \(h_1=h_3-\dfrac{d_2}{d_1}H_1\)
Từ (2) => \(h_2=h_3-\dfrac{d_2}{d_1}H_2\)
Thay vào (3) ta được:
\(3h_3-\dfrac{d_2}{d_1}\left(H_1+H_2\right)=3h\)
hay :\(3h_3-3h=\left(H_1+H_2\right)\dfrac{d_2}{d_1}\)
Vậy nước ở ống giữa dâng cao thêm một đoạn :
\(\Delta h=h_3-h=\dfrac{d_2}{3d_1}\left(H_1+H_2\right)\)
\(\Delta h=\dfrac{8000}{3.10000}\left(20+10\right)=8cm\)
Vậy mực nước ở ống giữa sẽ dâng lên cao 8cm.
Hình vẽ thì bạn có thể xem ở phần sau giải nhé !
Ta có Pa=Pc
=>d2.H1+d1.h1=d1h3=>h1=\(\dfrac{d1h3-d2H1}{d1}\)
Ta có Pb=Pc
=>H2.d2+h2d1=h3d1=>h2=\(\dfrac{h3d1-H2d2}{d1}\)
Mặt khác ta có h1+h2+h3=3h
Và \(\Delta h=h3-h\)
Ta có h1+h2+h3=\(\dfrac{d1h3-d2H1}{d1}+\dfrac{h3d1-H2d2}{d1}+h3=3h\)
=> \(\dfrac{d1h3-d2H1}{d1}+\dfrac{h3d1-H2d2}{d1}+\dfrac{h3d1}{d1}=\dfrac{3hd1}{d1}\)
=>d1h3-d2H1+h3d1-H2d2+h3d1=3hd1
=> (d1h3+h3d1+h3d1)-(d2H1+d2H2)=3hd1
=>3d1h3-d2(H1+H2)=3hd1
=>3h3d1=3hd1+d2(H1+H2)
=>h3=h+\(\dfrac{d2}{3d1}\left(H1+H2\right)\) ( đoạn này bạn tối giản 3d1 đi nhé ) (1)
Ta lại có \(\Delta h=h3-h\) (2)
Kết hợp 1,2 ta có độ cao mực nước ở giữa dâng lên 1 đoạn \(\dfrac{d2}{3d1}.\left(H1+H2\right)\)=\(\dfrac{8000}{3.1000}.\left(0,2+0,1\right)=0,08m=8cm\)
Mình sẽ làm dạng tổng quát :v Bạn tự thay số rồi áp dụng nhé
Gỉa sử có ba ống thông nhau như hình vẽ :
Đổ chất lỏng có trọng lượng riêng d1 đến chiều cao h1 vào ngăn 1
Đổ chất lỏng thứ hai có TLR d2 vào ngăn 2 có chiều cao h2
=> Mực chất lỏng có chiều cao do của bình 3 dâng lên y
Vì đã đổ thêm cột chất lỏng vào bình 1 và 2 nên áp suất ở đáy 3 ống đều như nhau và đều tăng
Ta có : \(\Delta p\) là độ gia tăng áp suất ở các đáy ( > 0)
\(\Delta p=d_o.y=\dfrac{\Delta F}{S_1+S_2+S_3}=\dfrac{\Delta P}{S_1+S_2+S_3}=\dfrac{d_1.S_1.h_1+d_2.S_2.h_2}{S_1+S_2+S_3}\)
\(y=\dfrac{\dfrac{d_1.S_1.h_1+d_2.S_2.h_2}{S_1+S_2+S_3}}{d_O}\)
\(=\dfrac{d_1.S_1.h_1+d_2.S_2.h_2}{d_o\left(S_1+S_2+S_3\right)}\)
Đây chỉ là một công thức tổng quát , bạn có thể áp dụng vào bài toán vs mọi bài toán nhé ,,, mình nhác thay số lắm tự thay đi nha rrr có gì không hiểu cứ hỏi
Gọi \(h_1 = 12,8cm\) là độ cao cột nước, \(h_2\) là độ cao cột dầu
Do \(d_1 > d_2\) nên mực thủy ngân ở nhánh chứa nước cao hơn nhánh chứa dầu một đoạn là h.
Áp suất trong lòng chất lỏng ở cùng độ cao thì bằng nhau, ta có:
\(P_A = P_B\)
\(d_2.h_2 = d_1.h_1 + d.h\)
\(8000.h_2 = 10000.12,8 + 136000.h \)
\( 8h_2 = 128 + 136h (1)
\)
Mà \(h_2= h_1 + h = 12,8 + h\)
\( h = h_2 - 12,8 (2) \)
Từ (1) và (2) suy ra:
\(8.h_2 = 128 + 136.(h_2 - 12,8) = 128 + 136.h_2 - 1740,8\)
\(\Rightarrow 136h_2 - 38h_2 = 1612,8\)
\(\Rightarrow h_2 = 12,6 (cm)\)
Sau khi đổ dầu vào nhánh trái và nhánh phải, mực nước trong 3 nhánh lần lượt cách đáy là : \(h_1,h_2,h_3\)
Áp suất tại 3 điểm A, B, C đều bằng nhau ta có :
\(p_A=p_c\Rightarrow d_1.h_2=d_3.h_1\left(1\right)\)
\(p_B=p_C\Rightarrow d_2h_2+d_1h_2=h_3d_1\left(2\right)\)
Mặt khác, thể tích chất lỏng không đổi nên ta có :
\(h_1+h_2+h_3=3h\left(3\right)\)
Từ (1), (2) và (3) => \(\Delta h=h_3-h=\dfrac{d_2}{3d_1}\left(h_1+h_2\right)=\dfrac{8000}{3.10000}\left(20+25\right)=12cm\)