2025-04-15
В сосуде имеются две несмешивающиеся жидкости плотностями $\rho_{1}$ и $\rho_{2}$. С поверхности жидкости в сосуд опускают небольшое обтекаемое тело, которое достигает дна как раз в тот момент, когда его скорость становится равной нулю. Определите плотность материала, из которого сделано тело. Толщина слоев жидкости $l_{1}$ и $l_{2}$.
Решение:
Изменение потенциальной энергии тела равно работе сил сопротивления:
$-mg(l_{1}+l_{2}) = A_{1}+A_{2}$.
По условию, тело имеет обтекаемую форму, а значит, скорость движения невелика и силами вязкого трения можно пренебречь. Тогда $A_{1}$ и $A_{2}$ - работа силы Архимеда в верхней и нижней части сосуда.
$A_{1} = -F_{A1} \cdot l_{1} = -\rho_{1} g V l_{1}$,
$A_{2} = -F_{A2} \cdot l_{2} = -\rho_{2} g V l_{2}$.
Учитывая, что $m = \rho V$, получаем:
$\rho = \frac{\rho_{1}l_{1}+\rho_{2}l_{2}}{l_{1}+l_{2}}$.