Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14958
2021-03-07 
На рисунке представлен еще один проект «вечного двигателя». В стенку сосуда с водой встроен барабан, который может вращаться на оси. Сила Архимеда будет вечно вращать его по часовой стрелке. В чем ошибка автора этого проекта?
Решение:
Во-первых, закон Архимеда и формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ здесь неприменимы, поскольку барабан не погружен в воду полностью и не плавает. На барабан, конечно, действует некоторая сила со стороны воды, но простое рассуждение показывает, что линия действия этой силы проходит через ось барабана. В таком случае ее плечо равно нулю, а значит, и ее момент равен нулю. Действительно, сила давления жидкости перпендикулярна поверхности. На каждый маленький участок барабана действует сила, перпендикулярная поверхности. Линия действия каждой такой силы проходит через ось барабана, поэтому момент силы равен нулю. Значит, момент равнодействующей всех этих сил тоже равен нулю. Кстати, равнодействующая всех этих сил направлена не вертикально, а под некоторым углом к вертикали (объясните, почему).
Мы столкнулись здесь с одним из «подводных камней» силы Архимеда: если тело погружено в жидкость не полностью (имеется непогруженная часть или поверхность), то формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ может оказаться неприменимой. Эти случаи требуют особого внимания. Чтобы понять, применима формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ или нет, можно мысленно проделать тот универсальный вывод этой формулы, который мы приводили выше. Если вывод проходит — значит, формула справедлива.
На рисунке представлен еще один проект «вечного двигателя». В стенку сосуда с водой встроен барабан, который может вращаться на оси. Сила Архимеда будет вечно вращать его по часовой стрелке. В чем ошибка автора этого проекта?
Решение:
Во-первых, закон Архимеда и формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ здесь неприменимы, поскольку барабан не погружен в воду полностью и не плавает. На барабан, конечно, действует некоторая сила со стороны воды, но простое рассуждение показывает, что линия действия этой силы проходит через ось барабана. В таком случае ее плечо равно нулю, а значит, и ее момент равен нулю. Действительно, сила давления жидкости перпендикулярна поверхности. На каждый маленький участок барабана действует сила, перпендикулярная поверхности. Линия действия каждой такой силы проходит через ось барабана, поэтому момент силы равен нулю. Значит, момент равнодействующей всех этих сил тоже равен нулю. Кстати, равнодействующая всех этих сил направлена не вертикально, а под некоторым углом к вертикали (объясните, почему).
Мы столкнулись здесь с одним из «подводных камней» силы Архимеда: если тело погружено в жидкость не полностью (имеется непогруженная часть или поверхность), то формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ может оказаться неприменимой. Эти случаи требуют особого внимания. Чтобы понять, применима формула $F_{A} = \rho_{ж}gV$ или нет, можно мысленно проделать тот универсальный вывод этой формулы, который мы приводили выше. Если вывод проходит — значит, формула справедлива.
