Упражнение 26

Физика А.В. Перышкин

1.К коромыслу весов подвешены два цилиндра одинаковой массы: свинцовый и алюминиевый. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли равновесие весов, если оба цилиндра одновременно погрузить в воду; в спирт? Ответ обоснуйте. Проверьте его на опыте. Как зависит выталкивающая сила от объёма тела?

Чтобы разобраться в этой задаче, нужно обратиться к таблице плотности твердых тел. Мы увидим: плотность свинца гораздо больше плотности алюминия. А это значит, что при одинаковой массе их объемы будут разными, а именно, объем алюминиевого цилиндра будет больше, чем свинцового. Вспомнив, что сила Архимеда прямо пропорциональна объему тела, можно сделать следующий вывод: Сила Архимеда, действующая на алюминиевый цилиндр будет больше, потому равновесие весов нарушится.

2. К коромыслу весов подвешены два алюминиевых цилиндра одинакового объёма. Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр погрузить в воду, другой — в спирт? Ответ обоснуйте. Зависит ли выталкивающая сила от плотности жидкости?

Равновесие весов нарушится; на цилиндр в воде будет действовать большая выталкивающая сила, потому что плотность воды больше плотности спирта. Цилиндр в спирте перевесит.

3. Объём куска железа 0,1 дм3. Какая выталкивающая сила будет на него действовать при полном его погружении в воду; в керосин?

4. Бетонная плита объёмом 2 м3 погружена в воду. Какую силу необходимо приложить, чтобы удержать её в воде; в воздухе?

5. Предположив, что корона царя Гиерона в воздухе весит 20 Н, а в воде 18,75 Н, вычислите плотность вещества короны. Полагая, что к золоту было подмешано только серебро, определите, сколько в короне было золота и сколько серебра. При решении задачи плотность золота считайте равной 20 000 кг/м3, плотность серебра — 10 000 кг/м3. Каков был бы объём короны из чистого золота?

6. По мелким камешкам ходить босыми ногами больно. Почему человек не  испытывает боли, если ходит по таким же камням в воде?

Потому что в воде на человека кроме силы тяжести действует выталкивающая сила, направленная вверх.