дано:
ρ_ст = 7850 кг/м³ (плотность стали)
ρ_м = 8960 кг/м³ (плотность меди)
V_ст - объем стального шара
V_м - объем медного шара
найти:
а) Объем какого шара больше?
б) Почему равновесие нарушится, если шары погрузить в воду?
в) Какой шар перевесит?
г) В сторону какого шара надо сдвинуть точку подвеса, чтобы восстановить равновесие?
решение:
а) Сравним массы шаров при одинаковых объемах. Масса стального шара:
m_ст = ρ_ст * V_ст,
масса медного шара:
m_м = ρ_м * V_м.
Поскольку плотность меди больше плотности стали (8960 > 7850), то для одинаковых объемов:
m_м > m_ст.
Это означает, что при равных объемах медный шар тяжелее, следовательно, объем медного шара меньше, если они уравновешены.
Ответ: объем медного шара меньше.
б) Когда шары погружаются в воду, на них начинает действовать подъемная сила, равная весу вытесненной воды. Для стального шара подъемная сила будет меньше, чем его вес, а для медного — больше. Это приведет к тому, что вес медного шара уменьшится, а стального останется прежним. Таким образом, стальной шар станет тяжелее относительно медного, и равновесие нарушится.
в) Стальной шар перевесит, так как его вес не изменится, а вес медного шара уменьшится из-за действия подъемной силы.
г) Чтобы восстановить равновесие, точку подвеса нужно сдвинуть в сторону стального шара, так как он стал легче по сравнению с медным. Это позволит компенсировать разницу в весе.
ответ:
а) Объем медного шара меньше.
б) Равновесие нарушится из-за действия подъемной силы на шары.
в) Перевесит стальной шар.
г) Точку подвеса нужно сдвинуть в сторону стального шара.