Вопрос школьника
Определить натяжение нити, связывающей два плавающих в воде шара объёмом v = 10 см3 каждый, если верхний плавает, наполовину погрузившись в воду, а нижний шар в три раза тяжелее верхнего.
Ответ от учителя
Для определения натяжения нити, связывающей два плавающих в воде шара, необходимо учесть равновесие сил, действующих на систему.
Верхний шар плавает, наполовину погрузившись в воду, что означает, что его объем, занимаемый водой, равен половине его объема. Таким образом, объем воды, вытесненной верхним шаром, равен 5 см3.
Нижний шар в три раза тяжелее верхнего, что означает, что его вес равен 3g, где g — ускорение свободного падения.
Система находится в равновесии, поэтому сумма сил, действующих на нее, равна нулю. Силы, действующие на систему, это сила Архимеда, действующая на каждый шар, и натяжение нити.
Сила Архимеда, действующая на верхний шар, равна весу вытесненной им воды и равна 5g. Сила Архимеда, действующая на нижний шар, равна весу вытесненной им воды и равна 10g.
Натяжение нити направлено вверх и равно сумме сил Архимеда, действующих на каждый шар, минус вес нижнего шара:
T = 5g + 10g — 3g = 12g
Таким образом, натяжение нити, связывающей два плавающих в воде шара, равно 12g.
