Người ta đổ thêm 100 cm3 nước vào một nhánh của một bình hình chữ U

Người ta đổ thêm 100 cm nước vào một nhánh của một bình hình chữ U có hai nhánh giống nhau đang chứa thủy ngân. Hỏi mặt thoáng của thủy ngân ở nhánh bên kia của bình di chuyển bao nhiêu cm? Biết đường kính trong của bình d = 2 cm, khối lượng riêng của thủy ngân .

Giải SBT Vật Lí 10 Bài 34: Khối lượng riêng. Áp suất chất lỏng

Câu hỏi 34.9 trang 67 SBT Vật Lí 10: Người ta đổ thêm 100 cm³ nước vào một nhánh của một bình hình chữ U có hai nhánh giống nhau đang chứa thủy ngân. Hỏi mặt thoáng của thủy ngân ở nhánh bên kia của bình di chuyển bao nhiêu cm? Biết đường kính trong của bình d = 2 cm, khối lượng riêng của thủy ngân ${\rho }_{Hg}$ = 13600kg/m³ và của nước ${\rho }_{H_{2}O}$ = 1000kg/m³.

Lời giải:

Mặt thoáng của thủy ngân ban đầu ở vị trí A. Khi đổ thêm nước vào thì A ở nhánh có nước chuyển xuống B, mặt thoáng ở nhánh còn lại chuyển tới C, như hình vẽ.

Ta có: AB = A’C

Suy ra: $h_{Hg}=B\text{'}C=2A\text{'}C;AB=\frac{h_{Hg}}{2}$

Gọi áp suất ở mặt thoáng của nước là p₂: p₂ = p_a (áp suất khí quyển)

Gọi áp suất ở mặt thoáng của Hg là p’₂: p’₂ = p_a, suy ra p₂ = p’₂ (1)

Gọi áp suất của nước ở B là p₁; áp suất của thủy ngân ở B’ là p’₁.

Vì B và B’ nằm trên cùng một mặt phẳng ngang nên p₁ = p’₁ (2)

Ta có:

$\Delta p=p_1-p_2={\rho }_{H_{2}O}.g.h_{H_{2}O}$

$\Delta p\text{'}=p_1\text{'}-p_2\text{'}={\rho }_{Hg}.g.h_{Hg}$

Từ (1) và (2) suy ra: $\Delta p=\Delta p\text{'}$

$\Rightarrow \Delta h=\frac{h_{Hg}}{2}$= 1,17cm