2019-11-20
Два сосуда с приставным дном (рис.) погружены в воду на одинаковую глубину. Дно сосудов отпадает, если налить в каждый из них воды массой 1 кг. Отпадает ли дно, если воду заменить жидкостью той же массы, но плотностью, меньшей плотности воды?
Решение:
Дно удерживается силой давления водь снизу и отпадет, когда эта сила будет равна силе давле ния на дно сосуда сверху. Предположим сначала, что сосуд имеет цилиндрическую форму с такой же площадью дна $S$, как и в сосуде 1, и что дно в нем отпадает при высоте столба воды $h$. При заполнении цилиндрического сосуда жидкостью менее плотной, чем вода, высота столба получилась бы больше ($h_{1} > h$). Но так как сосуд 1 не цилиндрический, а суживается кверху, то уровень жидкости в нем должен расположиться на большей высоте ($h_{2} > h_{1}$). Давление пропорционально высоте столба жидкости, поэтому при высоте столба $h_{2} > h_{1}$ давление ее на дно сосуда будет большим. Значит, большей будет и сила давления жидкости на дно, и дно отпадет.
Проводя аналогичные рассуждения для сосуда 2, придем к выводу, что при заполнении его жидкостью, плотность которой меньше плотности воды, дно не отпадет.
Ответ: Дно отпадет в сосуде 1.