2018-06-06
Имеется система невесомых блоков и нитей, которая удерживает в равновесии два груза, погруженных в воду. Груз 1 погружен на 1/3, а 2 погружен на 2/3 своего объема. Грузы имеют одинаковые размеры, но сделаны из разных материалов. Найдите плотность материала груза 2, если плотность другого груза равна $0,7 г/см^{3}$.
Решение:
Груз 1 находится в равновесии под действием сил тяжести $M_{1}g$, выталкивающей силы $F_{A}$ и силы, действующей со стороны нити и равной натяжению нити $T$.
$M_{1}g = F_{A} + T$
Для второго груза уравнение, описывающее равновесие:
$M_{2}g= 2F_{A} + 2T$
Здесь учтено, что выталкивающая сила для второго груза вдвое больше, так как погруженный объем вдвое больше. Кроме этого, можно считать, что к грузу 2 (вместе с невесомым блоком) приложены две силы натяжения нити $T$. (Если рассматривать груз 2 сам по себе, то можно заметить, что натяжение нити, прикрепленной к грузу 2, вдвое больше, чем натяжение нити, прикрепленной к грузу 1) Из приведенных уравнений следует, что$M_{2} = 2M_{1}$, т.е., при одинаковых объемах, $\rho_{2} = 2 \rho_{1} = 1,4 г/см^{3}$.