2019-11-20
В сосуде с водой плавает железный коробок. В центре дна коробка имеется небольшое отверстие, закрытое растворимой в воде пробкой. При этом уровень воды в сосуде равен $H$. Через некоторое время пробка растворилась в воде и коробок утонул. Изменился ли уровень воды в сосуде?
Решение:
Когда коробок плавал, на дно сосуда действовала сила давления воды $F = \rho_{в}gHS$. Так как вес содержимого в сосуде, оттого, что коробок утонет, не изменится, то не изменится и сила давления на дно сосуда. Однако в этом случае она будет складываться из силы давления воды и силы давления коробка ($F_{кор}$):
$F = \rho_{в}ghS + F_{кор}$,
где $h$ - предполагаемый новый уровень воды в сосуде.
Приравняв правые части этих выражений, получим:
$\rho_{в}gHS = \rho_{в}ghS + F_{кор}$,
Так как коробок из железа, то $F_{кор} > 0$. Следовательно, $\rho_{в}gHS > \rho_{в}ghS$, т. е. $H > h$. Значит, уровень воды в сосуде понизится.
Ответ: Понизился.