ID: 00001152
В сосуд с водой полностью погружён алюминиевый груз, закреплённый на невесомой нерастяжимой нити. Груз не касается стенок и дна сосуда. Затем в такой же сосуд с водой погружают железный груз, масса которого равна массе алюминиевого груза. Как в результате этого изменятся модуль силы натяжения нити и модуль действующей на груз силы тяжести?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
На груз в воде действуют три силы: сила тяжести $mg$ (вниз), сила Архимеда $F_A = \rho_\text{ж} V g$ (вверх), натяжение нити $T$ (вверх). Из условия равновесия:
$$T = mg - F_A = mg - \rho_\text{ж} V g$$
Масса одинакова, но плотность железа больше плотности алюминия: $\rho_\text{Fe} \gt \rho_\text{Al}$. Поэтому объём железного груза меньше:
$$V_\text{Fe} = \frac{m}{\rho_\text{Fe}} \lt V_\text{Al} = \frac{m}{\rho_\text{Al}}$$
Сила Архимеда для железного груза меньше: $F_{A,\text{Fe}} \lt F_{A,\text{Al}}$. Следовательно, натяжение нити увеличится: $T_\text{Fe} = mg - \rho_\text{ж} V_\text{Fe} g \gt T_\text{Al}$.