Sau khi đổ đầy vào dầu nhánh B, người ta thả nhẹ nhàng một vật hình trụ đặc, đồng chất tiết diện S3 = 60cm3, cao h3 = 10cm, khối lượng riêng D3 = 600kg/m3 vào nhánh A. Hãy tính khối lượng dầu tràn ra ngoài.
Khi khối trụ cân bằng nước dâng lên ở các nhánh A, B lần lượt là a, b
Với :
Gọi thể tích chiếm chỗ của khối trụ trong nước là V1.
Do D3 < D1 nên khối trụ nổi trên nước. FA = P3.
Tức là : V1d1 = V3d3 => V1 = 360cm3
Mặt khác V1 = a.S1+ b.S2 = a + 2b = 3,6 (3)
Gọi C, D là hai điểm cùng nằm ngang với mặt phẳng phân cách giữa dầu và nước A và B sau khi thả khối trụ (hình vẽ 4).
=> PC = PD
=> (x + y – b + a)d1 = (h + y –b)d2
=>(x + y)d1 + (a – b)d1 = (h + y)d2 – b.d2.
Theo câu 1 : (x + y)d1 = (h + y)d2
=> a = b => b = 4a (4)
Từ (3) và (4) a = 0,4cm, b = 1,6cm thỏa mãn với điều kiện trên. Vậy thể tích đã tràn ra khỏi bình B là : ∆V = b.S2 = 0,32.10-3m3
Khối lượng dầu tràn ra ngoài là : ∆m = ∆V.D2 = 0,24kg.