2018-03-10
В стакане, доверху наполненном водой и закрытом сверху, плавает деревянный шарик. Как изменится давление шарика на крышку, если стакан движется с ускорением а, направленным вверх?
Решение:
При ускоренном движении стакана изменится распределение давления в воде по высоте. Разность давлений на высоте $h$ будет теперь равна $\rho_{в}h(g + a)$, поскольку эта разность давлений должна не только компенсировать силу тяжести столба воды высотой $h$, но и сообщать столбу ускорение $a$ вверх. Сила Архимеда, действующая на шарик, должна, таким образом, возрасти в $\frac{g + a}{g} = 1 + \frac{a}{g}$ раз. Поскольку шарик движется вверх с ускорением $a$, разность силы Архимеда $F_{A}$ и сил тяжести $mg$ и давления на шарик со стороны крышки $F$ будет равна $ma$, т. е.
$F_{A} - mg - F = ma$.
Значит, $F = F_{A} - mg (1 + a/g)$ и изменившаяся сила давления также возрастает в $(1 + a/g)$ раз.