Для решения задачи используем понятие гидростатического давления. В сообщающихся сосудах давление на одном уровне будет одинаковым.
Дано:
- Высота столба воды \( h_\text{вода} = 70 \) см = 0.7 м
- \( \rho_\text{ртуть} = 13600 \) кг/м³
- \( \rho_\text{вода} = 1000 \) кг/м³
- \( \rho_\text{керосин} = 800 \) кг/м³
- \( g = 10 \) м/с²
Шаги решения:
Определим давление от столба воды:
\[ P_\text{вода} = \rho_\text{вода} \cdot g \cdot h_\text{вода} \]
\[ P_\text{вода} = 1000 \ \text{кг/м}^3 \cdot 10 \ \text{м/с}^2 \cdot 0.7 \ \text{м} = 7000 \ \text{Па} \]
Поскольку уровни ртути одинаковы, давление в ртути с обеих сторон равно. Значит, давление от керосина должно компенсировать давление от воды. Используем формулу:
\[ P_\text{керосин} = \rho_\text{керосин} \cdot g \cdot h_\text{керосин} \]
Поскольку \( P_\text{керосин} = P_\text{вода} \), то:
\[ \rho_\text{керосин} \cdot g \cdot h_\text{керосин} = \rho_\text{вода} \cdot g \cdot h_\text{вода} \]
Выразим высоту керосина \( h_\text{керосин} \):
\[ h_\text{керосин} = \frac{\rho_\text{вода} \cdot h_\text{вода}}{\rho_\text{керосин}} \]
\[ h_\text{керосин} = \frac{1000 \ \text{кг/м}^3 \cdot 0.7 \ \text{м}}{800 \ \text{кг/м}^3} \]
\[ h_\text{керосин} = \frac{700}{800} = 0.875 \ \text{м} = 87.5 \ \text{см} \]
Таким образом, необходимо налить 87.5 см керосина в левое колено, чтобы уровни ртути были одинаковыми.