Задачки по физике.

[Нелля]

Re: Кто решит задачку по физике?

Ну вода ведь всё равно имеет свою плотность, поэтому подвешенный шарик действительно может на неё опираться. Могу только так рассуждать, законы Архимеда - это не ко мне :lol: Хотя вначале я тоже думала, что левый шарик перевесит.

 

[Alex_Farrier]

Re: Кто решит задачку по физике?

Согласно закона Паскаля разность давлений в двух точках в покоящейся жидкости, к которой не прикладывается переменное внешнее давление, равно произведению разности высоты этих двух точек относительно земли на плотность жидкости и на величину ускорения свободного падения

Поскольку разность высот между поверхностями воды и дном в обоих стаканах одинакова, то величины давления воды на дно обоих стаканов равны. Стенки стаканов вертикальны и давление воды на них не создает сил, действующих вниз, а только в стороны.
Но на левый стакан действует сила, направленная вверх со стороны шарика, пытающегося всплыть.
Итак, на левый стакан действуют пять сил в сумме равных нулю:
сила притяжения Земли,
сила давления со стороны жидкости,
сила натяжения нити, удерживающей шарик,
сила давления воздуха, суммарно практически векторно равная нулю,
сила давления со стороны чаши весов (реакция опоры).
На правый стакан действуют четыре силы в сумме равные нулю:
сила притяжения Земли,
сила давления со стороны жидкости,
сила давления воздуха, суммарно практически векторно равная нулю,
сила давления со стороны чаши весов (реакция опоры).
Очевидно, что разность сил давления на чаши равна силе натяжения нити, удерживающей левый шарик.
Поэтому правый стакан давит на свою чашу весов сильнее на величину силы, с которой левый шарик натягивает нить, связывающую его со дном.
✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂ ✂
Ошибки в решении этой задачи возникают из-за того, что упускается из рассмотрения действующая на правый шарик сила Архимеда. То есть сила натяжения нити, на которой он подвешен, не равна силе его притяжения к Земле.
Если добавить к сравнению третий "промежуточный" стакан с таким же уровнем воды, но совсем без шаров, то шансы сделать такую ошибку сильно уменьшаются.

 

[Prosperity]

Re: Кто решит задачку по физике?

Alex, у Вас получается, что левый стакан с шариком поднимается после добавления шарика, в моем понимании он опускается. Приведенное Вами пояснение никак не аргументирует Вашу правоту и не опровергает мою, это опять какой-то элемент какого-то решения )))) хотелось бы поточнее ))) с правым шариком согласна, частично он опирается на воду, ослабляя давление на нить.

 

[Alex_Farrier]

Re: Кто решит задачку по физике?

Alex... Приведенное Вами пояснение никак не аргументирует Вашу правоту и не опровергает мою

Prosperity, я привел не пояснение, а обычное решение задачи в терминах науки физики. Способов решения задачи и оформления решения почти всегда больше, чем один. Мой вариант не конфликтует с вашим. Абсолютно. Ваш тоже верный. Можно сказать, они совпадают. Перечитайте еще раз и сравните, плиз... ツ

Alex, у Вас получается, что левый стакан с шариком поднимается после добавления шарика, в моем понимании он опускается.

Нет, не поднимается. После добавления шарика появляется не одна, а две новые силы, действующие на левый стакан (вы пишите, собственно, о том же). Кроме силы натяжения нити, появляется еще одна сила. Поскольку уровень воды при добавлении шарика повышается, то сила давления на дно возрастает ровно на массу вытесняемой шариком воды, умноженную на ускорение свободного падения. В случае почти нулевого веса шарика эти две появляющиеся силы почти равны, направлены в противоположные стороны, и поэтому компенсируют друг друга.

 

[Prosperity]

Re: Кто решит задачку по физике?

Alex, ой. Я имела в виду первую ситуацию с легким (не невесомым) шариком. В случае с невесомым стакан вообще не движется. )))) Спасибо, интересная задачка. По прежнему осталась некоторая недосказанность в Вашем ответе в отношении изначального варианта, но не буду Вас больше пытать - попытаю физиков )))

 

[Alex_Farrier]

Re: Кто решит задачку по физике?

Где именно недосказанность?
Решение опирается на несколько общеизвестных физических законов, относящихся, можно сказать, к основополагающим:
1. Первый закон Ньютона. В нашем случае в виде F=mg
2. Следствие из второго закона Ньютона. Если тело находится в покое, то сумма действующих на него сил равна нулю.
3.Третий закон Ньютона. Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
4. Упоминавшийся закон Паскаля.
5. Закон Архимеда. На тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости, или иначе говоря равная массе вытесненной жидкости, умноженной на ускорение свободного падения.

 

[Prosperity]

Re: Кто решит задачку по физике?

Alex, спасибо за понимание, что я не до Вас докапываюсь, а до Истины ))))). Я вот подумала-подумала, и поняла, что я конченный гуманитарий, и мне на уровне логики этого до конца не понять. Вот если бы взять конкретный пример и расситать все по формулам с конкретными цифрами...

 

[Alex_Farrier]

Re: Кто решит задачку по физике?

Если остались какие-то непонятные моменты, то стоит изложить еще раз и по-возможности максимально просто.
Проблема еще и в том, чтобы по ходу изложения не смешивать силы, массы и веса. Поэтому буду говорить только о силах.

Prosperity, наши способы изложения решения отличаются тем, что вы как бы добавляете к воде шары и подсчитываете, что изменилось. А я начинаю рассмотрение с бОльших объемов воды, равных объему воды в задаче плюс объемы шаров, и замещаю воду на шары. Суть от этого не изменяется.
.
1 способ.
Что меняется при добавлении шаров в изначально уравновешенную систему двух стаканов с равными количествами воды?
Слева добавляется сила тяжести левого шара.Fлев. = m•g , действующая вниз.
Справа добавляется. сила тяжести правого шара минус сила натяжения нити, которая в свою очередь равна разности той же силы тяжести шара и силы Архимеда. Fправ. = M•g - (M•g - F Архим. ) = FАрхим. , действующая вниз.
Поскольку левый шар имеет плотность меньше, чем у воды, Fправ. > Fлев., И правая чаша пойдет вниз.
.
2 способ.
Слева. Заменяем равное по объему количество воды на привязанный ко дну шар. Появляется сила Архимеда FАрхм. Натяжение нити равно f = FАрх. - Fлев. = FАрх. - m•g и действует на левый стакан в направлении снизу вверх.
Справа. Заменяем равное по объему количество воды на привязанный к верхней нити шар. Новых сил, действующих на правый стакан, не появляется.
Поскольку левый шар имеет плотность меньше, чем у воды, f > 0 и левая чаша весов пойдет вверх.

В случае с левым стаканом нить и шар можно для целей задачи считать частью сосуда (то есть, его стенками — ну вот форма у него такая причудливая). Чтобы было яснее, что имеется ввиду, можно сравнить силы давления в двух одинаковых по высоте и разных по форме сосудах.

Силы давления на дно этих двух сосудов равны, а масса воды в них разная.
=======================================
Еще одна задача.
В сосуд налиты две не смешивающиеся жидкости. У одной плотность равна 1 кг на литр, у второй плотность — 3 кг на литр. В сосуд помещают куб из материала с плотностью 2 кг на литр. Какие неподвижные ("уравновешенные") положения в сосуде может занимать этот куб относительно границы двух жидкостей?

 

[Prosperity]

Алекс, спасибо, так яснее ))) В первой задаче я вообще про объем шариков и вытолкнутой ими жидкости не заморачивалась, потому что они в обоих стаканах были равны.
Последняя задача - погрузится полностью в более плотную жидкость и будет в ней плавать.