Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 9650
2018-10-21 
В озере школьники проводят опыт по погружению очень лёгких поплавков в форме кубов с ребром $a = 20 см$. В исходном положении поплавки привязаны одинаковыми нитями к концам тонкого, практически невесомого стержня. К стержню в точке О, которая делит весь стержень в отношении 1:2, прикладывают силу и тянут его вниз. При этом стержень может свободно поворачиваться вокруг т. О. Какую силу надо приложить к этой точке, чтобы один из поплавков полностью погрузился в воду? На какое расстояние переместится т. О к этому моменту? Считать, что погружение происходит медленно. Считать, что плотность воды $1 кг/дм^{3}$, сила тяжести на 1 кг равна 10 Н.
Решение:
При медленном погружении стержень будет находиться в равновесии. Т.е. сила, действующая на короткий конец стержня, будет вдвое больше силы, приложенной к другому концу. Так как силы тяжести пренебрежимо малы по условию, то равновесие обуславливается выталкивающими силами, действующими на поплавки. Стержень, вначале горизонтальный, будет наклоняться так, как показано на рисунке, т.е. погруженным окажется правый (по рисунку) поплавок.
При полном погружении правого поплавка левый будет погружен ровно на половину своей высоты. Искомая сила $\vec{F}$ равна равнодействующей выталкивающих сил, $1,5 \rho ga^{3} = 1,5 \cdot 1000 кг/м^{3} \cdot 10м/с^{2} (0,2 м)^{3} = 120 Н$.
Таким образом, левый конец стержня опустится на $a/2$, а правый - на $a$. Из соотношения длин плеч рычага следует, что точка О при этом должна быть опущена на $a/3$ относительно левого конца, т.е. на $5a/6 \approx 16,7 см$ относительно своего начального положения.
В озере школьники проводят опыт по погружению очень лёгких поплавков в форме кубов с ребром $a = 20 см$. В исходном положении поплавки привязаны одинаковыми нитями к концам тонкого, практически невесомого стержня. К стержню в точке О, которая делит весь стержень в отношении 1:2, прикладывают силу и тянут его вниз. При этом стержень может свободно поворачиваться вокруг т. О. Какую силу надо приложить к этой точке, чтобы один из поплавков полностью погрузился в воду? На какое расстояние переместится т. О к этому моменту? Считать, что погружение происходит медленно. Считать, что плотность воды $1 кг/дм^{3}$, сила тяжести на 1 кг равна 10 Н.
Решение:
При медленном погружении стержень будет находиться в равновесии. Т.е. сила, действующая на короткий конец стержня, будет вдвое больше силы, приложенной к другому концу. Так как силы тяжести пренебрежимо малы по условию, то равновесие обуславливается выталкивающими силами, действующими на поплавки. Стержень, вначале горизонтальный, будет наклоняться так, как показано на рисунке, т.е. погруженным окажется правый (по рисунку) поплавок.
При полном погружении правого поплавка левый будет погружен ровно на половину своей высоты. Искомая сила $\vec{F}$ равна равнодействующей выталкивающих сил, $1,5 \rho ga^{3} = 1,5 \cdot 1000 кг/м^{3} \cdot 10м/с^{2} (0,2 м)^{3} = 120 Н$.
Таким образом, левый конец стержня опустится на $a/2$, а правый - на $a$. Из соотношения длин плеч рычага следует, что точка О при этом должна быть опущена на $a/3$ относительно левого конца, т.е. на $5a/6 \approx 16,7 см$ относительно своего начального положения.
