Ống hình trụ A có tiết diện S1 = 6cm ², chứa nước có chiều cao h1 = 20cm và ống hình trụ B có tiết diện S2 = 14cm ², chứa nước có chiều cao h2= 40cm, hai ống được nối với nhau bằng một ống ngang nhỏ có khóa, mở khóa K để hai ống thông nhau
a, Tìm chiều cao mực nước mỗi ống
b, Đổ vào ống A lượng dầu m1 = 48g. Tính độ chênh lệch mực chất lỏng ở 2 ống. Cho biết trọng lượng riêng của nước và dầu lần lượt là: 10000 N/m ³ và 8000 N/m ³.
c, Đặt vào ống B một pít tông có khối lượng m2 = 56g. Tính độ chênh lệch mực chất lỏng ở 2 nhánh
Đáp án:a)-Thể tích nước ở nhánh A chưa mở khóa K : Vα=S₁.h₁=6.20=120 cm³
-Thể tích nước ở nhánh B khi chưa mở khóa K : Vb=S₂.h₂=14.40=560 cm³
– Gọi h là chiều cao mực nước hai nhánh khi đã mở khóa K .
– Khi khóa K mở , tổng thể tích nước trong hai nhánh vẫn bằng thể tích nước ban đầu nên ta có :
Va+Vb=S₁.h₁+S₂.h₂
=> Va+Vb=h(S₁+S₂)
=> h = Va+Vb/(S₁+S₂)
Thay số vào ta được :
h=120+560/6+14=34(cm)
b)đổi 48g=0,048kg
6cm²=6.10⁻⁴ m²
-Thể tích cột dầu ở nhánh A là :
V=P/d dầu = 10m1/d dầu = 10.0,048/8000=60.10⁻⁶ (m³)
-Chiều cao cột dầu :
h₃=V/S1=60.10⁻⁶/6.10⁻⁴=0,1m =10cm
-Xét điểm A tại mặt phan cách giữa dầu và nước và điểm B ở nhánh B nằm cùng trên mặt phẳng với điểm A .
-Ta có : pa=pb
=> d dầu . h₃ = d nước . h₄
=> h₄ = d dầu .h₃ / d nước
=> h₄= 8000.10/10000=8cm
Vậy , độ chênh lệch mực chát lỏng 2 nhánh khi đổ dầu vào nhánh A là : h₃-h₄
=10-8=2 (cm)
Câu c mình ko chắc chắn nên chưa up lên ạ ???????????? , câu a và b chắc chắn 100℅ ạ .
Đáp án:
$\begin{array}{l}a)34cm\\b)2cm\\c)5cm\end{array}$
Giải thích các bước giải:
a)
Ta có khi khóa K đóng:
– Thể tích nước ở nhánh A: ${V_A} = {S_1}.{h_1} = {6.10^{ – 4}}{.20.10^{ – 2}} = 1,{2.10^{ – 4}}{m^3}$
– Thể tích nước ở nhánh B: \({V_B} = {S_2}.{h_2} = {14.10^{ – 4}}{.40.10^{ – 2}} = 5,{6.10^{ – 4}}{m^3}\)
Khi khóa K mở: Chiều cao hai nhánh lúc này bằng nhau và bằng và thể tích nước trong hai nhánh bằng tổng thể tích ban đầu, ta có:
$\begin{array}{l}{S_1}.h + {S_2}.h = {V_A} + {V_B}\\ \Leftrightarrow {6.10^{ – 4}}.h + {14.10^{ – 4}}.h = 6,{8.10^{ – 4}}\\ \Rightarrow h = 0,34m = 34cm\end{array}$
b)
Thể tích dầu đổ thêm vào nhánh A là: ${V_1} = \dfrac{{10{m_1}}}{{{d_d}}} = \dfrac{{{{10.48.10}^{ – 3}}}}{{8000}} = {6.10^{ – 5}}{m^3}$
Chiều cao cột dầu ở nhánh A là: $h’ = \dfrac{{{V_1}}}{{{S_1}}} = \dfrac{{{{6.10}^{ – 5}}}}{{{{6.10}^{ – 4}}}} = 0,1m = 10cm$
Xét một điểm M tại mặt phân cách giữa nước và dầu, điểm N ở ống B cùng mặt phẳng nằm ngang với M, ta có:
$\left\{ \begin{array}{l}{p_M} = {d_d}.h’\\{p_N} = {d_n}.{h_3}\end{array} \right.$
Lại có: ${p_M} = {p_N} \Rightarrow {h_3} = \dfrac{{{d_d}.h’}}{{{d_n}}} = \dfrac{{8000.0,1}}{{10000}} = 0,08m = 8cm$
\( \Rightarrow \) Độ chênh lệch mực chất lỏng ở hai nhánh: $\Delta h = h’ – {h_3} = 10 – 8 = 2cm$
c)
Xét điểm C ở nhánh A và điểm D ở nhánh B nằm trên mặt phẳng nằm ngang trung với mặt phân cách giữa dầu và nước, ta có:
+ Áp suất tại C do cột dầu có độ cao ${h_4}$ gây ra: ${p_C} = {d_d}.{h_4}$
+ Áp suất tại D do pittong gây ra: ${p_D} = \dfrac{P}{{{S_2}}} = \dfrac{{10m}}{{{S_2}}}$
Lại có: ${p_C} = {p_D} \Leftrightarrow {d_d}.{h_4} = \dfrac{{10m}}{{{S_2}}}$
\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 8000.{h_4} = \dfrac{{{{10.56.10}^{ – 3}}}}{{{{14.10}^{ – 4}}}}\\ \Rightarrow {h_4} = 0,05m = 5cm\end{array}\)