Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14959
2021-03-07 
Бревно имеет диаметр $d = 20 см$. Часть бревна длиной $H = 2 м$ вертикально опустили в воду (рис.). Разделим погруженную часть бревна условно на две части: верхнюю и нижнюю длиной $h = 1 м$. С какой силой верхняя часть действует на нижнюю? Плотность воды $\rho_{в} = 1000 кг/м^{3}$, плотность бревна $\rho_{б} = 680 кг/м^{3}$. Атмосферное давление $p_{0} = 10^{5} Па$.
Решение:
Первое, что приходит в голову, это применить условие равновесия нижней части бревна. Для этого найдем соответствующие силу тяжести и силу Архимеда и посмотрим, какой силы не хватает для равновесия. Однако, эта задача — с ловушкой. Здесь нельзя применять закон Архимеда и формулу $F_{A} = \rho_{ж}gV$. Это как раз тот случай, когда тело погружено в жидкость неполностью.
Сила Архимеда обусловлена разностью давлений воды на разной глубине, но на верхний конец нижней части бревна вода не действует, а действует только на нижний конец бревна. Поэтому действующая сила — это сила полного давления воды, которое равно сумме гидростатического давления воды и атмосферного давления. Таким образом, на нижнюю часть бревна действуют три силы: сила тяжести, сила полного давления воды и сила $F$ со стороны верхней части бревна. Записывая условие равновесия нижней части бревна (подробные выкладки проделайте сами, мы здесь для краткости не будем их писать) и выражая нужную нам силу $F$, получим ответ:
$F = (( \rho_{в}H - \rho_{б}h)g + p_{0}) \frac{ \pi d^{2} }{4} = 3544 H$.
Бревно имеет диаметр $d = 20 см$. Часть бревна длиной $H = 2 м$ вертикально опустили в воду (рис.). Разделим погруженную часть бревна условно на две части: верхнюю и нижнюю длиной $h = 1 м$. С какой силой верхняя часть действует на нижнюю? Плотность воды $\rho_{в} = 1000 кг/м^{3}$, плотность бревна $\rho_{б} = 680 кг/м^{3}$. Атмосферное давление $p_{0} = 10^{5} Па$.
Решение:
Первое, что приходит в голову, это применить условие равновесия нижней части бревна. Для этого найдем соответствующие силу тяжести и силу Архимеда и посмотрим, какой силы не хватает для равновесия. Однако, эта задача — с ловушкой. Здесь нельзя применять закон Архимеда и формулу $F_{A} = \rho_{ж}gV$. Это как раз тот случай, когда тело погружено в жидкость неполностью.
Сила Архимеда обусловлена разностью давлений воды на разной глубине, но на верхний конец нижней части бревна вода не действует, а действует только на нижний конец бревна. Поэтому действующая сила — это сила полного давления воды, которое равно сумме гидростатического давления воды и атмосферного давления. Таким образом, на нижнюю часть бревна действуют три силы: сила тяжести, сила полного давления воды и сила $F$ со стороны верхней части бревна. Записывая условие равновесия нижней части бревна (подробные выкладки проделайте сами, мы здесь для краткости не будем их писать) и выражая нужную нам силу $F$, получим ответ:
$F = (( \rho_{в}H - \rho_{б}h)g + p_{0}) \frac{ \pi d^{2} }{4} = 3544 H$.
