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}.