Skip to main content

Теория: 09 Цилиндр-3

Задание

В цилиндрический сосуд налили \(\displaystyle 600\) куб. см воды. Затем в воду полностью погрузили деталь объёмом \(\displaystyle 1200\) кубических сантиметров. Во сколько раз при этом увеличился уровень жидкости в сосуде? 

Решение

Пусть площадь основания цилиндрического сосуда \(\displaystyle S_{осн}{ \small ,} \) а уровень воды до погружения детали составлял \(\displaystyle h_1 \small. \)

Объем жидкости равен объему цилиндра, в котором:

  • площадь основания цилиндра равна площади основания сосуда \(\displaystyle S_{осн} { \small ,}\)
  • высота равна уровню жидкости в сосуде \(\displaystyle h_1 \small. \)

По условию задачи объём воды \(\displaystyle 600\) куб. см.

Поскольку объём цилиндра равен произведению площади основания на высоту, получаем соотношение 

\(\displaystyle 600=S_{осн} \cdot h_1\, \small, \)

\(\displaystyle S_{осн} =\frac{600}{h_1}\, \small. \)

 

В задаче требуется найти, во сколько раз увеличится уровень жидкости в сосуде после погружения детали.

По закону Архимеда объем детали равен объему вытесненной жидкости.

Значит, объём \(\displaystyle V\) содержимого сосуда после погружения детали равен сумме объёмов воды и детали, 

\(\displaystyle V=600+1200=1800 \small. \)

Заметим, что при погружении детали в сосуд с водой изменяется только уровень жидкости.

Поэтому объём содержимого сосуда после погружения детали равен объёму цилиндра, в котором:

  • площадь основания цилиндра равна площади основания сосуда \(\displaystyle S_{осн} { \small ,}\)
  • высота цилиндра \(\displaystyle h_2 \)  равна уровню воды после погружения детали.

Таким образом, требуется найти \(\displaystyle \frac{h_2}{h_1} \small.\)

 

Поскольку объём цилиндра равен произведению площади основания на высоту, получаем соотношение 

\(\displaystyle 1800=S_{осн} \cdot h_2\, \small. \)

Так как \(\displaystyle S_{осн} =\frac{600}{h_1}\, \small, \) то

\(\displaystyle 1800=\frac{600}{h_1} \cdot h_2\, \small, \)

\(\displaystyle \frac{h_2}{h_1}=3 \small. \)

Ответ: \(\displaystyle 3 {\small .}\)