Шарик, висящий на нити: динамические последствия

В разделе «Динамика» ученые физики изучают самые разнообразные силы, которые действуют (влияют) на тот или иной объект окружающей действительности. В школе тоже немного проходят такие практические задачки и выполняют ряд упражнений. Некоторые из них вполне могут попасться на ЕГЭ, так что лучше вовремя проработать их с репетитором. А то может, придется кусать локти после экзамена. Сегодня, как и обещали, новый учебный день и очередная бесплатная задача от Надежды Анатольевны. Кандидата физико-математических наук в конденсированном состоянии, между прочим. Итак, собрались с духом и поехали.

Стальной однородный шарик висит на нити. Его сначала погружают в сосуд, в котороый налита дистиллированная вода. Затем этот же шарик вытаскивают и запихивают в колбу с морской водой. Авторы спрашивают, как же при этом изменяется выталкивающая сила, приложенная к шарику. Также составитель упражнения интересуется насчет силы упругости, которая действует со стороны нити? В конечном итоге, нам нужно установить, каким образом изменяются в процессе эксперимента все перечисленные выше величины: (1) увеличивается; (2) уменьшается; (3) не изменяется. 

НЕМНОГО РАССУЖДЕНИЙ И РЕШЕНИЕ 

Обязательно нужно открыть учебник и просмотреть информацию относительно Архимедовой силы, а также силы упругости. Выталкивающая сила, действующая на шарик со стороны жидкости, называется силой Архимеда. Рассчитывается она по формуле: Fa=ρgV.

Плотности дистиллированной воды и морской равны соответственно: ρдист=1000кг/м3, ρморск=1030кг/м3.

Это справочная информация. Ее можно почерпнуть из книг, либо она будет дана на ОГЭ непосредственно в теле задачи. Впрочем, догадаться, что морская вода тяжелее дистиллированной едва ли представляет сложность даже и без всяких справочных таблиц.

Поскольку плотность морской воды выше, выталкивающая сила со стороны жидкости, действующая на полностью погруженный шарик, в данном случае больше. Когда шарик подвешен, на систему шарик-нить действуют следующие силы:

Вес тела действует на нить и направлен вниз. Не забываем, что это векторная величина, то есть всегда имеет направление, а не только абсолютное значение. На шарик действуют силы упругости и выталкивающая, которые направлены вверх. Поскольку тело находится в состоянии динамического равновесия, его ускорение равно нулю. Все силы компенсируют друг друга (смотри законы Ньютона).

Получается, что вес тела равен сумме силы упругости и выталкивающей силы. Вес тела неизменен. Поскольку выталкивающая сила в сосуде с соленой водой больше, то сила упругости, действующая на шарик со стороны нити, меньше (по сравнению со случаем дистиллированной воды). 

ОТВЕТ

"12", то есть выталкивающая сила имени Архимеда увеличивается, а сила упругости нити уменьшается.

Наверное, физика – не самая простая дисциплина для понимания, особенно если нет способностей. Нужно не только запоминать формулы, а еще и понимать, где какую применять. Требуется выработать культуру мышления и практического использования теоретических знаний. А поможет в этом тебе наша академия, репетиторы и проактивно-интегральные учебные пособия.