Đề bài sai, 2 tiết diện bằng nhau ko có chuyện chênh lệch được

.

a) Khi mở khóa, nước sẽ chảy tự do giữa hai nhánh của bình. Ta có thể áp dụng nguyên lý Pascal để tính chiều cao cột nước trong mỗi nhánh sau khi mở khóa.

Áp suất nước trong bình là như nhau, vì vậy ta có: P1 = P2

Với S1 là diện tích đáy nhánh 1 và h1 là chiều cao cột nước trong nhánh 1, ta có: P1 = ρgh1S1

Tương tự, với S2 là diện tích đáy nhánh 2 và h2 là chiều cao cột nước trong nhánh 2, ta có: P2 = ρgh2S2

Vì P1 = P2, ta có: ρgh1S1 = ρgh2S2

Từ đó, ta có: h1S1 = h2S2

Tính chiều cao cọt nước mỗi nhánh sau khi mở khóa:

Vậy, chiều cao cọt nước trong nhánh 1 sau khi mở khóa là 45cm và trong nhánh 2 là 13.33cm.

b) Vật đặc không thấm nước được thả vào nhánh lớn. Ta cần tính chiều cao vật chìm và chiều cao nước dâng mỗi nhánh.

Vật chìm hoàn toàn trong nước, nên thể tích của vật bằng thể tích nước đã chuyển đi.

Thể tích vật = Thể tích nước dâng trong nhánh lớn
=> a^3 = S1 * h1
=> 6cm^3 = 80cm^2 * h1
=> h1 = 6cm^3 / 80cm^2 = 0.075cm (làm tròn thành 3 chữ số thập phân)

Chiều cao nước dâng trong mỗi nhánh là chiều cao cột nước ban đầu trừ đi chiều cao vật chìm:

Vậy, chiều cao vật chìm là 0.075cm, chiều cao nước dâng trong nhánh 1 là 19.925cm và trong nhánh 2 là 29.925cm.

c) Để tính khối lượng dầu đổ vào, ta cần tính thể tích dầu.

Thể tích dầu = Thể tích không gian giữa mặt trên vật và mặt trên dầu
= S1 * 0.02m (do mặt trên dầu cách mặt trên vật 2cm)
= 80cm^2 * 0.02m = 1.6cm^3

Khối lượng dầu = Thể tích dầu * mật độ dầu
= 1.6cm^3 * 8000 N/m^3 = 12800 N

Vậy, khối lượng dầu đổ vào là 12800 N.

Độ chên lệch mức thủy ngân ở 2 nhánh:

h₁d₁ = h₂d₂ + hd₃

=> \(h=\dfrac{h_1d_1-h_2d_2}{d_3}=\dfrac{1,2.10000-0,6.8000}{136000}=0,05m\)

 Khi mức thủy ngân ở hai nhánh ống ngang bằng nhau, thì trọng lượng hai cột chất lỏng bằng nhau, do đó: D2 = D1...

 Đổ thêm chất lỏng, cột chất lỏng D2 cao thêm được: h = = = 8,5 (cm)....

 Như vậy mực thuỷ ngân trong ống chứa chất lỏng D1 đã dâng lên so với mức thủy ngân trong ống chứa chất lỏng D2 là: (8+8,5) – (9+7) = 0,5cm

Trọng lượng của cột thủy ngân 0,5cm này chính bằng trọng lượng của cột chất lỏng D2 đổ thêm vào.

Vậy khối lượng riêng của chất lỏng D2 là: D2 = 13,6. = 0,8 (g/cm3) hay D2 = 800kg/m3 

Khối lượng riêng của chất lỏng D1 là: D1 = D2 = kg/m3

Gọi \(h_n\) là mực cao nước; \(h_d\) là mực cao của dầu.

Trọng lượng riêng của thủy ngân là \(d=136000\)N/m³

\(d_n=10000\)N/m³; \(d_d=10D=10\cdot800=8000\)N/m³

Gọi h là độ chênh lệch của hai ống dầu và nước.

Đổ thêm 1 lượng chất lỏng để hai ống bằng nhau.

\(\Rightarrow\)Áp suất tại hai điểm đấy ống sẽ bằng nhau.

\(\Rightarrow P_A=P_B\)

\(\Rightarrow d_d\cdot h_d=d_n\cdot h_n+d\cdot h\)

\(\Rightarrow8000\cdot h_d=10000\cdot10,9\cdot10^{-2}+136000\cdot h\) 

\(\Rightarrow8h_d=1090+136h\)   (1)

Mà \(h_d=h_n+h=10,9+h\Rightarrow h=h_d-10,9\)   (2)

Từ (1) và (2): 

\(\Rightarrow8h_d=1090+136\cdot\left(h_d-10,9\right)\cdot10^{-2}\Rightarrow h_d=161,92\)cm