Задачи по гидростатике с решениями

Иван Иван 03 Июнь 2019 839 Время чтения: 10 минут
Содержание
Содержание

    В последнее время мы разбирали решения многих простейших физических задач по разным темам: законы Ньютона, сила трения, свободное падение и т.д. Пришла пора взяться за что-то посложнее. Сегодня решаем задачи по теме «гидростатика». 

    За полезными лайфхаками и новостями студенческой жизни добро пожаловать на наш телеграм-канал.

    Задачи по гидростатике с решениями

    Задача №1 на гидростатику

    Условие

    B кувшине с водой плавает кусок льда. Как изменится уровень воды в сосуде, когда лед растает? 

    Решение

    По условию плавания тел:

    V – объем погруженной в воду части льда. После таяния льда образуется объем воды:

    Как видим, объемы совпадают. Это значит, что при таянии льда его объем будет заменен таким же объемом воды.

    Ответ: уровень не изменится.

    Задача №2 на гидростатику

    Условие

    Кочан капусты массой 8 кг и объемом 10 л опускают в воду. Какой объем кочана окажется над водой?

    Решение

    Кочан плавает на поверхности, на него действуют сила Архимеда и сила тяжести:

    Здесь V – объем кочана, погруженный в воду. Чтобы узнать объем кочана над водой, нужно из общего объема вычесть погруженный:

    В одном кубическом метре – тысяча литров.

    Ответ: 2 литра.

    Задача №3 на гидростатику

    Условие

    Каково давление на дне озера глубиной 5 м? Атмосферное давление принять равным 100 кПа.

    Решение

    Вспоминаем основное уравнение гидростатики и записываем:

    Ответ: 150 кПа.

    Задача №4 на гидростатику

    Условие

    Вес тела в вакууме 2,6Н, в воде 1,6Н. Плотность воды 1000кг/м3. Определите плотность тела.

    Решение

    Вес – сила, с которой тело действует на опору. В воде вес меньше, так как на тело действует сила Архимеда, которая стремиться «поднять» его. В вакууме вес тела равен силе тяжести.

    Ответ: 2600 кг/м3.

    Задача №5 на гидростатику

    Условие

    Гидростатическое давление жидкости увеличилось в 5 раз. Как при этом изменилась высота столба жидкости в сосуде?

    Решение

    Формула для гидростатического давления:

    Так как плотность жидкости и ускорение свободного падения остаются неизменными, можно сделать вывод, что высота столба жидкости увеличилась в пять раз.

    Ответ: высота увеличилась в 5 раз.

    Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

    Вопросы по гидростатике

    Вопрос 1. Что такое гидростатический парадокс?

    Ответ. Гидростатический парадокс – явление, когда вес жидкости в сосуде не совпадает с весовым давлением, которое она оказывает на стенки сосуда. Возникает в сосудах конусообразной формы.

    Вопрос 2. Какие есть внесистемные единицы изменения давления:

    Ответ. Внесистемные единицы давления:

    • миллиметр ртутного столба;
    • бар;
    • атмосфера.

    Вопрос 3. В условиях физических задач часто можно встретить формулировку «нормальные условия». Что этот значить?

    Ответ. Это значит, что давление нужно брать равным 101325 Па (или 760 мм рт. ст.), а температуру – 0 градусов Цельсия (или 273 Кельвина).

    Вопрос 4. Что такое сообщающиеся сосуды?

    Ответ. Сообщающиеся сосуды – это емкости, соединенные между собой. Жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Уровень жидкости с одной плотностью в сообщающихся сосудах всегда одинаков. Простейший пример сообщающихся сосудов: обычный чайник. Если мы нальем в него воду, уровень будет одинаковым как в носике, так и в основном объеме. Если же плотности жидкостей разные, то выше будет уровень той, у которой плотность меньше.

    Вопрос 5. Что такое гидравлический пресс?

    Ответ. Гидравлический пресс – устройство, в основе действия которого лежит закон Паскаля и принцип сообщающихся сосудов. Пресс состоит из двух соединённых и заполненных маслом цилиндров: узкого и широкого. При нажатии на поршень узкого цилиндра, широкий цилиндр получает во столько раз большее давление, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего поршня.

    Гидростатика: немного теории

    Гидростатика – раздел физики, изучающий равновесие жидкостей.

    Равновесие жидкостей – очень важный раздел. Например, если вы выпили много пива, просто необходимо, чтобы оно находилось в равновесии. Но шутки в сторону! Какие фундаментальные понятия нужно знать, чтобы решать задачи по гидростатике? 

    Давление и плотность

    Давление – физическая величина, равная отношению модуля силы, перпендикулярно действующей на поверхность, к площади этой поверхности. 

    Давление столба жидкости называют гидростатическим, а измеряется оно в Паскалях. Гидростатическое давление столба жидкости высотой h на дно сосуда рассчитывается по формуле:

    Греческое «ро» - плотность жидкости. Плотность измеряется в килограммах на кубический метр и равна отношению массы тела к его объему.

    Жидкость – изотропная среда. Это значит, что ее свойства одинаковы в любой ее точке.

    Закон Паскаля и основное уравнение гидростатики

    Давление, оказываемое на жидкость или газ передается в любую точку этой жидкости одинаково и во всех направлениях.

    Это и есть закон Паскаля. Согласно ему, давление жидкости зависит только от плотности жидкости и высоты ее столба. На глубине h жидкость оказывает одинаковое давление как на дно, так и на стенки сосуда.

    В данном случае р нулевое – давление столба воздуха (атмосферы), которое действует на жидкость.

    В своей другой формулировке основное уравнение гидростатики показывает, что гидростатический напор является постоянной величиной для всего объема неподвижной жидкости. Здесь мы не будем останавливаться на этом понятии, так как оно изучается в курсе гидравлики.

    Закон Архимеда и условия плавания тел

    Закон Архимеда – еще одна важнейшая часть гидростатики. Он гласит:

    На тело, погруженное в газ или жидкость действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) в объеме погруженной части тела. Эта сила называется силой Архимеда.

    Тело плавает, если выталкивающая сила Архимеда больше действующей на него силы тяжести. Это же условие можно переписать, используя понятие плотности: тело будет плавать, если плотность жидкости больше, чем плотность тела.

    Подробнее о законе Архимеда и фактах из жизни этого выдающегося античного инженера читайте в нашем отдельном материале.

    Нужна помощь в решении задач? Обращайтесь в профессиональный студенческий сервис за качественным и быстрым объяснением.

    Оцените материал
    839
    Узнать стоимость
    Примеры работ
    Посмотрите примеры наших работ
    Мы выполнили 623 200 работ
    Управление персоналом
    Тема: «Теоретические характеристики обеспечения эффективных социально-трудовых отношений в современных экономико-управленческих процессах управления персоналом»
    Время выполения: 7 дней
    Стоимость заказа: 9 000 руб.
    Смотреть работу
    Экономическая социология
    Тема: «Проблемы и перспективы развития социальной защиты безработных в РФ»
    Время выполения: 8 дней
    Стоимость заказа: 9 500 руб.
    Смотреть работу
    Медицина
    Тема: «Гормональная фаза деятельности организма: состав и структурная организация эндокринной системы»
    Время выполения: 3 дней
    Стоимость заказа: 700 руб.
    Смотреть работу
    Психология
    Тема: «Виды психологического консультирования и их специфика»
    Время выполения: 2 дней
    Стоимость заказа: 500 руб.
    Смотреть работу
    Психология личности
    Тема: «Теоретические аспекты изучения готовности к выбору профессии и склонности к риску у старшеклассников с различным типом характера»
    Время выполения: 5 дней
    Стоимость заказа: 2 300 руб.
    Смотреть работу
    Педагогика
    Тема: «Основные возрастные особенности формирования учебной деятельности»
    Время выполения: 6 дней
    Стоимость заказа: 2 000 руб.
    Смотреть работу
    Экономика предприятия
    Тема: «Факторы, влияющие на оборачиваемость дебиторской задолженности»
    Время выполения: 8 дней
    Стоимость заказа: 2 000 руб.
    Смотреть работу
    Педагогическая психология
    Тема: «Отчет по психолого-педагогической практике»
    Время выполения: 9 дней
    Стоимость заказа: 2 300 руб.
    Смотреть работу
    Психология здоровья
    Тема: «Роль занятий физической культурой в процессе формирования психических качеств личности»
    Время выполения: 2 дней
    Стоимость заказа: 900 руб.
    Смотреть работу
    Гражданское право
    Тема: «Правомерное поведение, правонарушения и юридическая ответственность»
    Время выполения: 3 дней
    Стоимость заказа: 1 000 руб.
    Смотреть работу
    Комментарии отсутствуют
    Написать комментарий
    Оставить комментарий
    {$ errors.username[0] $}
    Вы уже наш клиент? Авторизуйтесь.
    {$ errors.email[0] $}
    Пользователь с таким email уже существует! Авторизуйтесь.
    {$ errors.content[0] $}
    Оставляя комментарий, я соглашаюсь на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности