ID: 00019292
Бутылка со сжатым воздухом уравновешена на весах. Сквозь пробку бутылки пропущена стеклянная трубка с резиновым шариком на конце. Останутся ли весы в равновесии, если часть воздуха из бутылки перейдёт в шарик и раздует его?
Источник: Сборник дидактических материалов Пёрышкина
Воздух тоже выталкивает тела, как и жидкость, — это архимедова сила $F_A=\rho_{\text{возд}}\,g\,V$, где $V$ — объём, который тело занимает в воздухе. Чем больше объём, тем сильнее воздух выталкивает тело вверх.
Пока шарик сдут, объём установки маленький, выталкивающая сила слабая, и весы уравновешены.
Когда часть воздуха перешла в шарик и раздула его, общий объём установки вырос (воздуха внутри столько же, но он занял ещё и шарик). Значит, выросла и архимедова сила со стороны окружающего воздуха — она сильнее «подталкивает» эту чашу вверх.
Поэтому чаша с бутылкой и раздутым шариком станет казаться легче и поднимется — равновесие нарушится.
Нет, равновесие нарушится: чаша с бутылкой поднимется (станет «легче»). Раздувшийся шарик вытесняет больше воздуха, и на него действует большая выталкивающая (архимедова) сила со стороны воздуха.