В сообщающихся сосудах покоящаяся жидкость находится на одном уровне, но в сосудах с жидкостями различной плотности жидкость с меньшей плотностью останется на более высоком уровне, чем жидкость с большей. Так как ртуть тяжелее воды, то вода останется на поверхности узкого сосуда, а в широкомбудет только ртуть. Пусть d - диаметр поперечного сечения узкого сосуда, тогда 4d - широкого. При добавлени воды в узкий сосуд действует сила F=1000*g*pi*d^2/4=250*g*pi*d^2 Н. Под действием этой силы уровень ртути в широком сосуде повышается до тех пор, пока дополнительный объём ртути своей массой не скомпенсирует массу добавленной воды. Пусть ртуть в широком сосуде при этом поднимется на h м, тогда дополнительный объём ртути V=pi*(4d)^2/4*h=4*pi*d^2*h, а масса этого объёма ртути будет равна 13600*4*pi*d^2*h. Приравнивая эту массу к массе добавленной воды, получаем 54400*pi*d^2*h=250*pi*d^2, откуда h=250/54400=0,0046 м=0,46 см
Долили V=10 литров, значит прибавили M=10 кг воды, значит, к весу воды прибавилось F = Mg = 10*10 = 100 Н силы давления на площадь аквариума. Давление P = F/S возросло на 1000 Па, значит площадь аквариума составляет S = F/P = Mg/P = 100/1000 = 0.1 кв м. Добавили рыбок массой m, добавилось силы давления f = mg значит прибавилось давления p = mg/S = mg/(Mg/P) = Pm/M = 20 Па Значит, дополнительная сила давления за счёт веса рыбок mg = pS = 20*0.1 = 2 Н Если вес рыбок f = mg = 2 Н, то масса рыбок составляет f/g = 2/10 = 0.2 кг (200 г). Общая формула m = pS/g = pMg/Pg = pM/P = 20*10/1000 = 0.2 кг
В сущности, можно было бы так долго и кропотливо и не вычислять. А просто составить пропорцию. В самом деле. Если прибавка 10 кило воды в этом аквариуме вызывает добавку давления в 1000 Паскаль, то коль скоро 20 Паскалей в 50 раз меньше, чем 1000 Па, значит и масса, вызвавшая эту добавку в 20 Паскалей, будет в 50 раз меньше, чем 10 килограмм: m = M*(p/P) = 10*(20/1000) = 10/50 = 0.2 кг
Давление P = F/S возросло на 1000 Па, значит площадь аквариума составляет S = F/P = Mg/P = 100/1000 = 0.1 кв м.
Добавили рыбок массой m, добавилось силы давления f = mg значит прибавилось давления p = mg/S = mg/(Mg/P) = Pm/M = 20 Па
Значит, дополнительная сила давления за счёт веса рыбок mg = pS = 20*0.1 = 2 Н
Если вес рыбок f = mg = 2 Н, то масса рыбок составляет f/g = 2/10 = 0.2 кг (200 г).
Общая формула m = pS/g = pMg/Pg = pM/P = 20*10/1000 = 0.2 кг
В сущности, можно было бы так долго и кропотливо и не вычислять. А просто составить пропорцию. В самом деле.
Если прибавка 10 кило воды в этом аквариуме вызывает добавку давления в 1000 Паскаль, то коль скоро 20 Паскалей в 50 раз меньше, чем 1000 Па, значит и масса, вызвавшая эту добавку в 20 Паскалей, будет в 50 раз меньше, чем 10 килограмм:
m = M*(p/P) = 10*(20/1000) = 10/50 = 0.2 кг