Популярно о науке

Previous Entry Share Next Entry
Задачка по физике.
ahiin
Давно задачек не было, а тут как раз подвернулась хорошая.

Пусть имеется две одинаковые емкости с одинаковым количеством жидкости, а также металлический шарик.
Помещенный в первую емкость, где у нас налита условная вода, шарик тонет.
Помещенный во вторую, где условная ртуть, шарик плавает. Будем считать исходным положение, которое он он занимает относительно поверхности жидкости во второй емкости.

Теперь возьмем, и выльем во вторую банку жидкость из первой, поверх плавающего шарика, так что получится нечто подобное:
ball
Жидкости не смешиваются.

Вопрос: как изменится его положение по сравнению с исходным:

1. Шарик переместится вверх ("подвсплывет").
2. Шарик переместится вниз ("притонет").
3. Шарик останется на том же уровне относительно границы раздела сред.

Ответы скринятся до завтра, при ответе просьба по возможности кратко указывать обоснование.

Ответ.

  • 1
Из-за сил Архимеда и дополнительной нагрузки от веса жидкости.

Всплывет, т.к. жидкость сверху тяжелее воздуха, и она частично скомпенсирует вес шарика.

2 - притонет. На него будет давить масса верхней жидкости.

Кстати, было уже что-то подобное по-моему.

Edited at 2014-05-14 11:53 am (UTC)

1. Шарик переместится вверх ("подвсплывет"). За счет дополнительной силы Архимеда от первой жидкости

если вода плотнее воздуха, то всплывёт.

Ответ 2 - "притонет". Пишем равенство сил - сила тяжести равна разнице гидростатических давлений.

Подвсплывёт. Торчащая из ртути часть шарика потеряет в весе на вес воды, вытесняемой ею.
Вода над шариком создаёт давление на поверхность ртути, которое передаётся через несжимаемую ртуть на нижнюю поверхность шарика.

Полагаю, что подвсплывет. Если более легкая жидкость в качестве крайнего случая будет иметь плотность шарика, то он будет иметь в ней нулевую плавучесть и сможет полностью выйти из ртути. Уменьшая плотность легкой жидкости от плотность шара до плотность воздуха должны получить переход от плавающего в воде шара к исходной ситуации - то есть, когда шар частично погружён в ртуть.

Этот подход из моих любимых, да.
Я ответ сам сначала так получил.

Всплывет :) добавится вклад в силу Архимеда от второй жидкости, а значит составляющая первой жидкости, которая компенсировала полный вес объекта до того может уменьшиться на эту появившуюся вторую составляющую, а значит и объем погруженный в "ртуть" уменьшится

В воде вес шарика меньше, поэтому ртуть будет его сильней выталкивать. Ответ 1 - привсплывет.
Хотя, конечно, давление воды должно частично компенсировать выталкивание...

Станет выше.

По закону Архимеда после сытного обеда сила выталкивания равна массе вытолкнутой жидкости.

И, поскольку выдавливается некоторое количество легкой жидкости, тяжелой жидкости можно выдавливать меньше.

Подвсплывёт. Вес шарика уменьшится на величину веса вытесненного объёма красной жидкости.

поднимется
теперь он вытесняет и воду, значит не должен вытеснять так много ртути как раньше (сила Архимеда равна весу шарика)

Шарик подвсплывёт.
Часть шарика выше границы раздела сред чуть потеряет в весе из-за силы Архимеда, т. к. плотность условной воды выше плотности воздуха.

1. Шарик переместится вверх ("подвсплывет").

обоснование: на верхнюю часть, ранее не погружённую в жидкость, начнёт действовать сила, равная весу вытесненной более легкой жидкости, направленная вверх. Поэтому шарик начнёт всплывать, пока связанное с этим уменьшение погружённой в более тяжёлую жидкость части не скомпенсирует эту дополнительную выталкивающую силу.

Можно представить себе этот опыт наоборот: сначала шарик лежит на дне сосуда с более лёгкой жидкость. затем туда наливается более тяжелая, она вытесняет более легкую наверх, при этом положение шарика относительно нижней границы более лёгкой жидкости смещается ВНИЗ.


Задачка по физике.

Пользователь piter239 сослался на вашу запись в записи «Задачка по физике.» в контексте: [...] Красивая и довольно простая задачка про силу Архимеда: Оригинал взят у в Задачка по физике. [...]

Подвсплывет потому что на него будет действовать дополнительная сила Архимеда со стороны воды.
Может показаться, что притонет, потому что на него сверху налили воду, которая будет давить вниз, но на самом деле вода будет давить также на ртуть, и из-за этого ртуть будет сильнее выталкивать шарик. Чтобы убедиться в этом можно представить, что шарик это кубик и, посчитав разность давлений, проверить, что Архимеда сила будет равна весу ртути, вытесненной нижней частью тела, плюс вес воды, вытесненной верхней частью тела,

Попробую физику вспомнить )
Подвсплывет.
На него начнет действовать дополнительная выталкивающая сила.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account