Question

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?

Answer 1

Равновесие нарушится при погружении и в воду, и в спирт. Сила Архимеда зависит от объема тела, а при одинаковой массе объем алюминиевого цилиндра больше, поэтому выталкивающая сила, действующая на него, будет больше. Получается, свинцовый цилиндр перевесит алюминиевый.

Answer 2

Равновесие нарушится, так как свинцовый цилиндр выталкивает больше воды (имеет большую плотность), чем алюминиевый, следовательно, на них будут действовать разные выталкивающие силы.

Answer 3

Равновесие весов не нарушится, если оба цилиндра одновременно погрузить в воду или спирт.

Когда цилиндры погружаются в жидкость, на них начинает действовать выталкивающая сила, или сила Архимеда. Эта сила направлена вверх и равна весу жидкости, вытесненной цилиндрами.

Если оба цилиндра имеют одинаковую массу, то они вытеснят одинаковый объем жидкости и на них будет действовать одинаковая выталкивающая сила. Таким образом, равновесие весов сохранится при погружении цилиндров в воду или спирт.

Однако, стоит отметить, что плотность свинца выше, чем у алюминия. Поэтому свинцовый цилиндр будет иметь большую массу на единицу объема, чем алюминиевый. Это означает, что свинцовый цилиндр будет вытеснять больший объем жидкости и будет испытывать большую выталкивающую силу, чем алюминиевый цилиндр. Но поскольку оба цилиндра имеют одинаковую массу, равновесие весов все равно будет сохранено.