4

Решение: Равновесие жидкостей в трубке

ЕГЭ · Физика · Задание 4 · Давление и плавание тел
ПовышеннаяФИПИA1B57AРазвёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 3 шага
Условие

Семиклассник, выполняя в классе лабораторную работу по исследованию равновесия несмешивающихся жидкостей разной плотности, налил в широкую открытую U-образную трубку с вертикальными прямыми коленами керосин и воду. На рисунке $b = 10\ \text{см}$, $H = 30\ \text{см}$, $\rho_1$ и $\rho_2$ — плотности жидкостей. Определите расстояние $h$, которое забыл измерить семиклассник.

Иллюстрация к условию

Схема U-образной трубки с керосином и водой. Саму картинку ещё готовим — у остальных задач темы она на месте.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

3 шага
1

Рассмотрим давления на уровне границы раздела керосина и воды. Так как трубка открыта, атмосферное давление действует на свободные поверхности обеих жидкостей и приравнивается с обеих сторон.

$$p_{\text{атм}} + \rho_1 g(H-b) = p_{\text{атм}} + \rho_2 g(h-b)$$
2

Сократим атмосферное давление и ускорение свободного падения.

$$\rho_1(H-b)=\rho_2(h-b)$$

Выразим искомую высоту $h$ и подставим плотности керосина и воды.

$$h=b+\frac{\rho_1}{\rho_2}(H-b)=10+\frac{800}{1000}(30-10)=26\ \text{см}$$
Ответ

Расстояние $h = 26\ \text{см}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать, что давление сравнивается на одном горизонтальном уровне.

Перепутать высоты столбов жидкостей: высота столба керосина равна $H-b$, а высота столба воды — $h-b$.

Использовать плотность керосина как большую, чем плотность воды.

Закрепить приёмВ теме «Давление и плавание тел» ещё 95 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 4 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 3 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Давление и плавание тел»: в ней 96 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.