2021-03-08
В гладкий стакан высотой $H = 8 см$ и радиусом $R = 3 см$ поставили однородную палочку длиной $L = 12 см$ и массой $m = 150 г$. Стакан доверху наполнили жидкостью, плотность которой в 5 раз меньше плотности материала палочки. С какой силой давит палочка на край стакана?
Решение:
Запишем правило моментов относительно нижнего конца палочки (рис.):
$mg L \cos \alpha - F_{арх}R - Nl = 0$,
где $N$ - сила реакции, равная искомой силе давления палочки на край стакана, $l = \sqrt{ H^{2} + (2R)^{2}}$ - длина погруженной части палочки, а сила Архимеда равна
$F_{арх} = \rho_{ж}V \frac{l}{L}g = \frac{1}{5} \rho V \frac{l}{L} g = \frac{l}{5L} mg$.
В итоге получаем
$N = mg \frac{L}{2l} \cos \alpha - mg \frac{R}{5L} = 465 мН$.