2018-11-04
Два кубика одинаковых размеров, но с различающимися в три раза плотностями, скреплены легкой нитью и опущены в воду. Оказалось, что один из кубиков погружен в воду полностью, а второй плавает, погрузившись на 50% своего объема. Натяжение нити при этом составляет $T$. Чему равна масса полностью погруженного кубика? Ускорение свободного падения g.
Решение:
Полностью погружен кубик из материала с большей плотностью. Если обозначить массу верхнего кубика $m$, то условия равновесия верхнего кубика имеет вид $F_{a} = T + mg$, где $F_{a}$ - выталкивающая сила, действующая на верхний, наполовину погруженный кубик. Так как плотности различаются втрое, то масса нижнего кубика равна $3m$, а условие равновесия имеет вид $T + 2F_{a} = 3mg$. Здесь учтено, что погруженный объем вдвое больше, чем в случае верхнего кубика. Исключая параметр $F_{a}$ и решая уравнения, получаем, что $3m = \frac{9T}{g}$.