События

Областная олимпиада 24.01.2012 г.
3-4 декабря 2011 г. Районный тур Могилев.
1-й очный тур 17 ноября 2011 г.
Семинар г. Брест 3 − 4 ноября 2011 г.
1-й заочный тур 29 сентября 2011 г.
РФО 2011 г г. Гомель с 28 марта по 1 апреля.
Поступаем в МГОЛ №1.
11 класс Основы термодинамики.

Вход в систему
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 4 гостя.
Яндекс.Метрика

26. Кусок льда, с вмерзшим в него телом, палавает в вертикальном цилиндрическом сосуде с водой. После таяния льда уровень воды в сосуде понизился на Δh = 3,5 мм. Определите массу тела вмерзшего в лед, если площадь дна сосуда S = 100 см2. Плотности тела ρ = 8,0 г/см3, воды ρo = 1,0 г/см3.

   Решение:
   Рассмотрим ситуацию, когда лед, с вмерзшим в него телом, плавал в воде. Объем воды, которую выталкивает плавающее тело, равно

V1 = Sh1 = (m л + m m)/ρв. (1)

   Когда лед растает, а тело утонет, то объем вытесняемой воды будет равен
V2 = Sh2 = mлв + mmm. (2)

   Вычтем из первого уравнения второе
ΔhS = mmв − mmm.

   Откуда, искомая масса тела
mm = ΔhSρвρm/(ρm − ρв).

   Теперь рассчитаем искомую массу
mm = 3,5•10−3•100•10−4•1000•8000/(8000 − 1000) = 0,04 кг = 40 г .

   Масса тела, вмороженного в лед равна 40 г.
   Ответ: mm = 40 г.


Откуда взялось уравнение 1 и 2?

Если в первом умножить обе части на плотность воды, то получится

масса вытесненной воды = массе плавающего тела.

Разве так на самом деле?


 Условие плавания

FA = ρвgVп = (m л + m m)g.

ρвVп = (m л + m m).

Vп = (m л + m m)/ρв.

Vп = V1 = Sh1

 Откуда
V1 = Sh1 = (m л + m m)/ρв. (1)

 Так же и для второго случая.
 Еще раз о законе Архимеда:
FA = ρвgVп = ρвVпg = mжg = Pж.

 Так как при плавании тела
FA = mg,

то
m = mж.

Выталкивающая сила − сила Архимеда, равна весу жидкости в объеме погруженного тела.


 Спасибо за ответ.
 Но во втором случае нет силы Архимеда − вода растаяла, а тела утонуло и лежит себе на дне, герметично прикасаясь к дну.

ρo − это плотность.
 Возьмём наполненный водой бак.
Кидаем в бак этот кусок, объём бака повышается на объём погруженной части внесённого тела

Vтп = V1 = SH1 = (mл + mт)/ρв. (1)

Лёд тает, объём V1 увеличивается на Vл и становится равным

V2 = Vтп + Vл = Vт + Vл = SH2.

 В то же время
V2 = mтт + ρлVлв = SH2. (2)

 В то же время плотность льда не равна плотности воды, ρл = 0,9, а ρв = 1,
по условию

ρвVв = ρлVл,

откуда
Vв = ρлVлв.

Вычитаем из (2) − (1):
mт = SΔhρвρт/(ρв − ρт).

Т.е почему-то неправильный получается знаменатель.
 Примерно так решать надо было, да?


 Вы невнимательно читаете и разбираете решение задачи, комментарии.
1. Лед, когда плавает вытесняет воды

mлg = ρвgVп,

откуда
Vп = mлв. (1/)

Когда лед растает, то он увеличит объем воды на
V = mлв. (2/)

Сравните (1/) и (2/).
2. Все дело в теле, которое вморожено в лед. В первом случае оно плавает во льду, во втором случае оно самостоятельно утонуло в воде.
V1 = mтв и V2 = mтт.

 От того, какое тело вморожено в лед и будет зависеть изменение высоты воды в сосуде, или понизится или повысится.


Благодарю за ответ, ваша помощь просто неоценима.
____________

mлg = ρвgVп,

так ведь изначальная масса плавающего тела равна сумме масс льда и груза?

p.s. разрешите, пожалуйста, использовать теги "sub" и "sup" и отмените CAPTCHA при добавлении комментариев.


 Смотрите внимательно формулу (1) и (2)

V1 = Sh1 = (m л + m m)/ρв = m лв + mmв. (1)

V2 = Sh2 = mлв + mmm. (2)