Сплошные шары -алюминиевый и железный -уравновешены на рычаге . Нарушится ли равновесие , если оба шара погрузить в воду ? Рассмотрите случаи , когда шары имеют : а)одинаковую массу ; б) одинаковый объём . Плотность алюминия 2700кг/м3 , плотность железа 7800кг/м3 .

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

а) Если шары имеют одинаковую массу, то они будут иметь также и одинаковый объем, так как плотность = масса / объем.

Плотность алюминия = масса алюминиевого шара / объем алюминиевого шара
Плотность железа = масса железного шара / объем железного шара

Если шары имеют одинаковую массу, то масса алюминиевого шара = масса железного шара. Поэтому их плотности будут находиться в обратной пропорции к их объемам.

Плотность алюминиевого шара / плотность железного шара = объем железного шара / объем алюминиевого шара
2700 / 7800 = V_железо / V_алюминий
V_железо / V_алюминий = 0.346

Итак, объем железного шара будет в 0.346 раза меньше объема алюминиевого шара.

Когда оба шара погружаются в воду, каждый из них будет выталкивать из под себя объем воды, равный своему объему. Поскольку объем железного шара в 0.346 раза меньше объема алюминиевого шара, вода, выталкиваемая железным шаром, будет занимать меньший объем и его будет выталкивать с меньшей силой. В результате это нарушит равновесие системы, и шары начнут двигаться в сторону с меньшей силой выталкивания.

б) Если шары имеют одинаковый объем, то их массы будут различаться, так как плотность различна. В этом случае равновесие также будет нарушено, так как каждый шар выталкивает из под себя объем воды, пропорциональный своей массе. Масса алюминиевого шара будет меньше массы железного шара, а следовательно, и выталкиваемый объем воды будет меньше. В результате шары будут двигаться в сторону алюминиевого шара, так как он выталкивает меньше воды и создает меньшую силу выталкивания.