Популярно о науке

Previous Entry Share Next Entry
Ответ к вчерашней задаче.
ahiin
Правильный является ответ №1: переместится вверх, "подвсплывет".
Первый правильный ответ получен от acode.

Пусть шарик находится в исходной позиции. Мысленно разрежем его пополам по границе раздела сред:
ball_cut
Для нижней части шарика сила Архимеда не меняется, для верхней же - увеличивается, так как увеличивается масса вытесненной жидкости (да-да, в задаче неявно предполагалось, что "условная вода" все же плотнее воздуха;). Следовательно, шарик будет стремиться вверх, до достижения нового положения равновесия (где именно оно будет достигнуто - это уже количественный вопрос).

Ну и видео эксперимента, как же без него. Смотреть целиком необязательно, эксперимент выполняется в самом начале, дальше просто болтовня, хотя и забавная.

  • 1
Как может для верхней части шарика сила Архимеда увеличиваться? :) ведь жидкость же давит на шарик только сверху!
Нет, именно что для нижней выталкивающая сила увеличивается, о чём я и писал в прошлом посте.
Столб лёгкой жидкости можно заменить более низким столбом более тяжёлой жидкости, вот тогда всё очевидно. Столб более лёгкой жидкости создаёт на зеркало более тяжёлой жидкости дополнительное давление (направленное вниз), и за счёт этого появляется дополнительное давление на шарик, направленное уже вверх.

Типичный опыт для иллюстрации. На дно гладкого сосуда кладётся гладкий брусок парафина. Придерживая его пальцем, наливаем в сосуд воду, достаточной высоты столб. Скажем, 10 толщин бруска. Но брусок не всплывает. Почему на него не действует архимедова сила? потому что под ним нет воды - парафин не смачивается и поверхностное натяжение мешает проникновению воды в узкую щель. Пошевелим брусок - и он всплывёт.

Правильный ответ можно получить и неправильными рассуждениями :)

Видимо, я недостаточно детально сформулировал.
Добавил к разрезу слово "мысленно".

Для нижней части шарика ничего не изменится, так как масса вытесненной им жидкости остается той же, что для верхней части шарика уже неверно. В результате для шарика "как целое" - масса вытесненной жидкости выросла.

Вот опять вы путаетесь в показаниях :)
Для шарика, как целого, масса вытесненной жидкости не изменилась :) и равна массе шарика, ну, с точностью до плотности воздуха и неравномерности гравитационного поля.
Только в первом случае вся вытесненная жидкость - ртуть, а во втором - сколько-то ртути и сколько-то воды.
Будьте осторожнее в формулировках! :)
Суть именно в том, что нельзя "разрезать" шарик, потому что замена поверхности ртути на жёсткую стенку сосуда не срабатывает, а уж замена на отсутствие чего бы то ни было вообще никуда не лезет :)
Жидкость может давить на шарик только там, где она есть, и ртуть служит передающей средой от давления воды.

Теперь хотя бы ясно, откуда уши торчат.
Вы невнимательно прочли этот пост, вынужден с огорчением констатировать.
Обратите внимание на фразу "Пусть шарик находится в исходной позиции".

Edited at 2014-05-15 12:44 pm (UTC)

Для suvorow_
1) К вашим словам: "ведь жидкость же давит на шарик только сверху!" - посмотрите что такое закон Паскаля (физика 6 класс).
2) Про парафин - это постановка совсем другой задачи.

Данная задача №224 взята из книги: Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике 6-7 классы. 1976. Но тут дается только ответ.
Есть подобная задача, где можно посмотреть ход рассуждений - №64 в книге Тульчинский М.Е Занимательные задачи-парадоксы и софизмы по физике. 1971
Там как раз рассматривается "мысленное" разделение плавающего тела.

О! Наконец-то!
Что такое "закон Паскаля" я, как раз, знаю. И именно поэтому считаю, что нельзя "разрезать" задачку". И задачка с парафином на дне - это именно иллюстрация.
Суть именно в том, что давление ртути на шарик снизу увеличивается из-за давления воды на ртуть.

Ну если вы знаете, что такое закон Паскаля, так почему пишите что жидкость давит на шарик только сверху?
Вспомните урок по физике на котором школьникам демонстрируют закон гидростатического давления.

Потому что снизу вы её отрезали. И не сказали, чем заменить. Я показываю изо всех сил, что дном нельзя заменять.
Снизу нет воды, чтобы давить на шарик.
Почему вообще возникла эта задача, почему она вообще содержит логическую ловушку? потому что люди, говорящие, что шарик должен притопиться, совершенно правильно отмечают, что на шарик сверху давит вода. Но они забывают, что это же давление через ртуть передаётся и суммируется с давлением самой ртути. Если мы убираем ртуть с нижней половинкой шарика, то и давлению снизу возникать неоткуда.

Так никто и не резал. Это "мысленный" эксперимент.
И опять вы повторяете "совершенно правильно отмечают, что на шарик сверху давит вода".
А сбоку она не давит? А снизу?

Сбоку она давит, но это давление не создаёт выталкивающей силы.
А снизу она не давит, потому что её там нет!
Там ртуть, и давит именно она!
И ключевой вопрос задачи в том, что приращение давления снизу больше, чем сверху.

В исходной ситуации: выталкивающая сила равна весу воздуха в объеме верхней половины шарика плюс весу ртути в нижней половине шарика.

Во второй ситуации: выталкивающая сила равна весу воды в объеме верхней половины шарика плюс весу ртути в нижней половине шарика.

Разница есть?

Отличные книжки, кстати. Спасибо.
Причем первая смутно вспоминается в отцовской библиотеке. Несправедливо забытая.

Где у acode вы увидели неправильные суждения? Укажите конкретно место в предложениях.

А у вас в первом же предложении уже ошибка -в учебнике по физике за 6 класс есть прекрасная демонстрация закона гидростатического давления.

Вы это мне? Где я такое сказал, что acode неправ?

Прошу прощения! Когда писал ответ у меня на странице высвечивался только самый первый комментарий от suvorow_

Я и засомневался, ага. Вы ему в ветку напишите-таки, комментарий вполне по делу.

Замечательная задачка. Спасибо.
Простенькая (при правильном качественном мышлении)
А вот объяснение от victor_chapaev 'а (вчерашнее), как по-моему, так лучшее (лучше чем то, что дано здесь, не зря оно Вам и вчера понравилось).
Я бы так сказал
Плавно меняем плотность "красного" от одного предельного значения ("воздуха"; шарик при этом плавает, как показано) до другого ("ртути"). Шарик, очевидно, всплывет....

Ясно, что "переломной точки" (типа сначала тонет, а потом всплывет) взяться неоткуда...

И вообще, это похоже на классическое доказательство наличия дистанции максимальной привлекательности женского лица (хотя там могут быть и локальные экстремумы :-) )

Здесь объяснение предназначено для другого - сфокусироваться на физике процесса.
А так-то да, я же говорю, что сам таким путем шел первоначально.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account