2018-06-06
На весах стоит цилиндрическая кастрюля высоты $H$ и плошадью дна $S$, заполненная жидкостью до высоты $h$. Кастрюлю сняли с весов и аккуратно опустили в нее брусок массы $m$ и объема $V$. Часть жидкости вытекла, а брусок плавает, погрузившись на 4/5 своего объема. Как изменятся показания весов, если снова поставить кастрюлю на весы?
Решение:
При аккуратном опускании бруска уровень жидкости плавно поднимается, когда он дойдет до края, жидкость начнет выливаться, а ее уровень не будет меняться. Поскольку вес вытесненной жидкости равен весу плавающего тела (закон Архимеда), то суммарный вес бруска и оставшейся жидкости равен весу массы жидкости в цилиндре высоты $H$. Эта масса $M = \rho SH$, где $\rho$ плотность жидкости. Начальная же масса жидкости $M_{0} = \rho Sh$. Изменение массы $\Delta M = \rho S(H – h)$. (Этот результат можно сразу получить, приравнивая изменение силы давления на дно из-за разницы высот столба, «суммарному» изменению силы тяжести.) Но плотность жидкости неизвестна! Найдем ее из условия плавания бруска $m = \rho (4/5)V$ и окончательно $\Delta M = 5mS(H – h)/4V$