Вопрос школьника
Невесомый куб, длина ребра которого l, погружают вертикально в воду, затем в ртуть до тех пор, пока уровень жидкости не совпадет с верхней гранью куба. Сравните работы, которые совершаются при этих погружениях
Ответ от учителя
При погружении невесомого куба в воду происходит смещение жидкости, которая занимает объем, равный объему куба. Это приводит к возникновению силы Архимеда, направленной вверх и равной весу вытесненной жидкости. Работа, которую нужно совершить для погружения куба в воду, равна произведению силы Архимеда на расстояние, на которое нужно опустить куб в воду. Расстояние определяется высотой водного столба, который поднимется в трубке, соединяющей куб с поверхностью воды.
При погружении куба в ртуть происходит аналогичный процесс, но с учетом того, что плотность ртути выше, чем плотность воды. Поэтому вытесненный объем ртути будет меньше, чем объем куба. Следовательно, сила Архимеда будет меньше, чем при погружении в воду. Работа, которую нужно совершить для погружения куба в ртуть, также равна произведению силы Архимеда на расстояние, на которое нужно опустить куб в ртуть.
Таким образом, работа, которую нужно совершить при погружении куба в ртуть, будет меньше, чем при погружении в воду, из-за меньшей силы Архимеда. Однако, из-за большей плотности ртути, расстояние, на которое нужно опустить куб в ртуть, будет меньше, чем высота водного столба при погружении в воду. Поэтому, в конечном итоге, работа, которую нужно совершить при погружении куба в ртуть, может оказаться как больше, так и меньше, чем при погружении в воду, в зависимости от конкретных значений плотностей жидкостей и размеров куба.
