2018-05-17
Открытый сверху цилиндрический тонкостенный стакан высоты $H$ и объёма $V$ плавает в сосуде большего размера на поверхности жидкости плотности $\rho$, причём в жидкость погружена часть стакана высоты $h$. Стакан утопили в жидкости. С какой силой он давит на дно сосуда?
Решение:
Когда стакан плавает, сила тяжести $mg$ и сила Архимеда $\rho gSh$ (где $S = V/H$ - площадь сечения стакана) уравновешивают друг друга:
$mg = \rho gSh = \rho gV \frac{h}{H}$
Когда стакан полностью погружен, сила Архимеда пренебрежимо мала, так как стакан тонкостенный, а значит, объём вытесненной им жидкости пренебрежимо мал. Поэтому сила $F$, с которой стакан давит на дно, уравновешивает силу тяжести $mg$:
$F= mg$
Ответ: $F = \rho gV \frac{h}{H}$.