2019-11-20
В двух одинаковых сосудах ко дну прикреплены одинаковые тонкие нерастяжимые стальные стержни. На верхних концах стержней находятся одинаковые стальные шарики. Один из сосудов заполнен водой. Будет ли одинаковой потенциальная энергия шариков относительно дна этих сосудов?
Решение:
Потенциальная энергия измеряется той работой, которую надо произвести, чтобы взаимодействующие тела приняли данное относительное положение (Земля - шарик). Работа по подъему шарика на высоту $h$ от дна сосуда (Земля), когда шарик находится в воздухе, $A_{1} = mgh$, где $m$ - масса шарика. В случае, когда шарик находится в воде, работа $A_{2} = (mg - F_{A})h$, где $F_{A}$ - архимедова сила. Сравнивая $A_{1}$ и $A_{2}$, мы видим, что $A_{1} > A_{2}$, Отсюда заключаем, что в сосуде с водой потенциальная энергия шарика будет меньшей, чем в сосуде, в котором вода отсутствует.
Ответ: Меньшую потенциальную энергию имеет шарик в сосуде с водой.