2018-11-04
Два наполненных водой и соединенных эластичной трубкой сообщающихся сосуда стоят на чашках двух электронных весов, которые показывают одинаковый вес 2017 г. В левый сосуд помещают деревянный брусок.
Останутся ли показания весов равными, или, если они будут различаться, то в какую сторону? Что будет, если тот же брусок поместить в правый сосуд? Ответ обосновать.
Решение:
Брусок плавает и, по закону Архимеда, вытесняет объем воды с массой, равной собственной массе.
Если брусок заменить вытесненной им водой, уровень воды в сосуде, в который брусок поместили, и масса этого сосуда не изменятся.
Не изменится и количество воды во втором сосуде.
Поскольку существует единственное равновесное состояние системы, то, наливая в соответствующий сосуд воды с массой, равной массе бруска, мы получим тот же эффект, что и от помещения туда бруска.
Поскольку сосуды сообщающиеся, то в результате добавления в них воды, ее уровень поднимется на одинаковую величину $\Delta h$ и в правом и в левом сосуде.
При этом, в правом сосуде добавится объем воды $S_{2} \Delta h$, а в левом - $S_{1} \Delta h$, где $S_{1}$ и $S_{2}$ - площади «верхних» сечений сосудов. Поскольку $S_{2} > S_{1}$, то в правый сосуд попадет большее количество воды, чем в левый, и показания правых весов станут больше, чем левых.
Приведенные рассуждения не зависят от того, в какой из сосудов поместили брусок.