Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10559
2019-05-21 
Цилиндрический сосуд до краев заполнен водой и плотно закрыт крышкой. В нем находятся три тела: пробка, кусочек свинца и тело, плотность которого равна плотности воды. Цилиндр приводится во вращение вокруг оси. Как будут расположены тела в цилиндре? Ось вращения вертикальна.
Решение:
Будем рассуждать так. Сравним силы, действующие на каждое тело, с силами, действующими на такой же по форме объем воды. Сразу ясно, что для тела плотность которого равна плотности воды, любое положение будет положением безразличного равновесия (так же как для такого же объема воды). Для кусочка свинца: со стороны окружающей его воды на него действует такая же сила, как и на такой же объем воды. Эта сила сообщила бы объему воды центростремительное ускорение $a_{ц} = \omega^{2}R$, $R$ - расстояние от центра, $\omega$ - угловая скорость (выделенный объем воды вращается без перемешивания с остальной водой в сосуде). Однако для свинца, масса которого больше, чем у такого же объема воды, эта сила не обеспечит такого же ускорения, значит кусочек свинца будет отброшен на край сосуда. Аналогичные рассуждения для пробки показывают, что она будет вращаться около оси. Само собой разумеется, что свинец будет находиться у дна сосуда, а пробка - на поверхности воды.
Цилиндрический сосуд до краев заполнен водой и плотно закрыт крышкой. В нем находятся три тела: пробка, кусочек свинца и тело, плотность которого равна плотности воды. Цилиндр приводится во вращение вокруг оси. Как будут расположены тела в цилиндре? Ось вращения вертикальна.
Решение:
Будем рассуждать так. Сравним силы, действующие на каждое тело, с силами, действующими на такой же по форме объем воды. Сразу ясно, что для тела плотность которого равна плотности воды, любое положение будет положением безразличного равновесия (так же как для такого же объема воды). Для кусочка свинца: со стороны окружающей его воды на него действует такая же сила, как и на такой же объем воды. Эта сила сообщила бы объему воды центростремительное ускорение $a_{ц} = \omega^{2}R$, $R$ - расстояние от центра, $\omega$ - угловая скорость (выделенный объем воды вращается без перемешивания с остальной водой в сосуде). Однако для свинца, масса которого больше, чем у такого же объема воды, эта сила не обеспечит такого же ускорения, значит кусочек свинца будет отброшен на край сосуда. Аналогичные рассуждения для пробки показывают, что она будет вращаться около оси. Само собой разумеется, что свинец будет находиться у дна сосуда, а пробка - на поверхности воды.
