2018-10-13
Тело, подвешенное к весам, погружено в жидкость. Весы находятся в равновесии. Изменится ли показание весов, если повысить температуру жидкости и тела на одинаковое число градусов?
Решение:
Весы выйдут из равновесия, так как выталкивающая сила уменьшится. До нагревания выталкивающая сила $F_{0} = \rho_{0}gV_{0}$, где $\rho_{0}$ - плотность жидкости, $V_{0}$ - объем, занимаемый телом. После нагревания объем тела увеличится, а плотность жидкости уменьшится: $\rho = \frac{ \rho_{0} }{1 + \alpha_{ж}t }$; $V = V_{0} (1 + \alpha_{т}t)$, где $\alpha_{ж}$ - коэффициент объемного расширения жидкости, а $\alpha_{т}$ - коэффициент объемного расширения твердого тела. Выталкивающая сила $F = \rho gV = \frac{ \rho_{0} gV_{0}(1 + \alpha_{т}t ) }{1 + \alpha_{ж}t }$; $F = F_{0} \frac{1 + \alpha_{т}t }{1 + \alpha_{ж}t }$, но $\alpha_{т} < \alpha_{ж}$, значит, $\frac{1 + \alpha_{т}t}{1 + \alpha_{ж}t } < 1$ и $F < F_{0}$.