2019-11-20
На какую глубину $l$ погрузится тело, упавшее с высоты $h$ в воду, если плотность вещества тела $\rho$ меньше плотности воды $\rho_{в}$? Трением о воздух и воду пренебречь.
Решение:
Пусть масса тела $m$, масса вытесненной им воды $m_{в}$, объем тела $V$. Тогда архимедова сила, действующая на тело в воде, $F_{A} = m_{в}g= \rho_{в} gV$, а вес тела $P = mg = \rho gV$.
Кинетическая энергия тела у поверхности воды равна потенциальной энергии тела, поднятого над ней на высоту $h$, т. е. $mgh$. Работа по погружению тела от поверхности воды на глубину $l$ равна $(F_{A} - P)l$.
На основании закона сохранения энергии можно записать:
$mgh = (F_{A} - P)l$,
или
$\rho gh = ( \rho_{в}gV - rho gV)l$.
Решив полученное уравнение относительно $l$, найдем $l = \frac{ \rho h}{ \rho_{в} - \rho }$