Два вертикальных цилиндрических сосуда соединены тонкой наклонной трубкой, как показано на рисунке. В левый сосуд равномерно наливают воду со скоростью μ=0,001\mu=0{,}001μ=0,001 м3^33/мин. На рисунке показан вид графика зависимости давления ppp воды на горизонтальное дно левого сосуда от времени ttt (время отсчитывается от момента начала наливания). На графике p1=2p_1 = 2p1 =2 кПа, t1=6t_1 = 6t1 =6 мин, t2=11t_2 = 11t2 =11 мин. Определите площадь S2S_2S2 горизонтального дна правого сосуда. Ответ дайте в см2^22. Плотность воды 111 г/см3^33. Ускорение свободного падения g=10g = 10g=10 Н/кг. Атмосферное давление не учитывать.
Давление воды в левом сосуде можно найти по формуле:
p = ρgh,
где p - давление, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - высота столба воды.
Так как объем жидкости в сосуде увеличивается равномерно, высота столба воды будет увеличиваться линейно. Следовательно, зависимость давления от времени будет линейной. Из графика видно, что эта зависимость начинается с п=0p=0p=0 кПа в момент начала наливания воды.
Давление воды на горизонтальное дно правого сосуда будет равно давлению на горизонтальное дно левого сосуда в момент t=11t=11t=11 минут. Это давление равно 2кПа, соответственно, высота столба воды в левом сосуде в этот момент равна:
p = ρgh, 2000 Па = 1000 кг/м3 10 м/с2 h, h = 0.2 м = 20 см.
Так как объем жидкости пропорционален площади дна и высоте столба жидкости по закону Архимеда, то для правого сосуда верно:
Давление воды в левом сосуде можно найти по формуле:
p = ρgh,
где
p - давление,
ρ - плотность воды,
g - ускорение свободного падения,
h - высота столба воды.
Так как объем жидкости в сосуде увеличивается равномерно, высота столба воды будет увеличиваться линейно. Следовательно, зависимость давления от времени будет линейной. Из графика видно, что эта зависимость начинается с п=0p=0p=0 кПа в момент начала наливания воды.
Давление воды на горизонтальное дно правого сосуда будет равно давлению на горизонтальное дно левого сосуда в момент t=11t=11t=11 минут. Это давление равно 2кПа, соответственно, высота столба воды в левом сосуде в этот момент равна:
p = ρgh,
2000 Па = 1000 кг/м3 10 м/с2 h,
h = 0.2 м = 20 см.
Так как объем жидкости пропорционален площади дна и высоте столба жидкости по закону Архимеда, то для правого сосуда верно:
V1 = V2,
S1h1 = S2h2,
S2 = S1 * h1 / h2 = 0.1 м2 = 1000 см2.
Ответ: S2=1000 см2.