Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11576
2019-11-20 
Мячик массой $m$ и объемом $V$ мальчик погрузил на глубину $H$ в воду плотностью $\rho$ и отпустил его. На какую высоту над поверхностью воды должен был выскочить мячик, если бы сопротивление воды (и воздуха) отсутствовало?
Решение:
В воде на мяч действуют: выталкивающая сила со стороны воды (архимедова сила), равная
$F_{A} = \rho Vg$, (1)
направленная по вертикали вверх, и направленная вниз сила тяжести, равная
$F_{т} = mg$. (2)
Очевидно, что равнодействующая этих сил ($F_{A} - F_{т}$) направлена вверх. Поэтому погруженный в воду на глубину Н мяч обладает потенциальной энергией относительно поверхности воды, равной $(F_{A} - F_{т})H$. При движении мяча вверх эта потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, за счет которой совершается работа по подъему мяча на пути $h$ над поверхностью воды, равная $mgh$. Согласно закону сохранения энергии можно записать $(F_{A} -F_{т})H = mgh$, или с учетом (1) и (2) $( \rho Vg - mg)H = mgh$. Из этого уравнения найдем $h = H \left ( \frac{ \rho V}{m} - 1 \right )$.
Мячик массой $m$ и объемом $V$ мальчик погрузил на глубину $H$ в воду плотностью $\rho$ и отпустил его. На какую высоту над поверхностью воды должен был выскочить мячик, если бы сопротивление воды (и воздуха) отсутствовало?
Решение:
В воде на мяч действуют: выталкивающая сила со стороны воды (архимедова сила), равная
$F_{A} = \rho Vg$, (1)
направленная по вертикали вверх, и направленная вниз сила тяжести, равная
$F_{т} = mg$. (2)
Очевидно, что равнодействующая этих сил ($F_{A} - F_{т}$) направлена вверх. Поэтому погруженный в воду на глубину Н мяч обладает потенциальной энергией относительно поверхности воды, равной $(F_{A} - F_{т})H$. При движении мяча вверх эта потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, за счет которой совершается работа по подъему мяча на пути $h$ над поверхностью воды, равная $mgh$. Согласно закону сохранения энергии можно записать $(F_{A} -F_{т})H = mgh$, или с учетом (1) и (2) $( \rho Vg - mg)H = mgh$. Из этого уравнения найдем $h = H \left ( \frac{ \rho V}{m} - 1 \right )$.
