Сила Архимеда и… — Задание Физика 8 Класс №00050608

Все, кто таскал ведро из колодца, знают: пока ведро в воде, тянуть легко, а как только оно вышло из воды, становится тяжело. Разберёмся, почему, и посчитаем разницу. Ведро поднимают медленно, поэтому в каждый момент силы, действующие на него, уравновешены.

Сначала ведро под водой. Внутри него вода, а вокруг — такая же вода. Порция воды внутри весит $10\text{ кг}\cdot 10 = 100\text{ Н}$, но окружающая вода выталкивает её с силой, равной весу этой же порции, то есть тоже $100\text{ Н}$. Вода в воде ничего не весит, тянуть приходится только сталь.

Сталь тоже вытесняет воду. Объём стенок ведра — масса стали, делённая на её плотность:

$$V_{\text{ст}} = \dfrac{1{,}56}{7800} = 0{,}0002\text{ м}^3,$$

и выталкивающая сила на сталь

$$F_{\text{А}} = 1000\cdot 10\cdot 0{,}0002 = 2\text{ Н}.$$

Вес стали $1{,}56\cdot 10 = 15{,}6\text{ Н}$. Натяжение верёвки под водой:

$$T_1 = 15{,}6 - 2 = 13{,}6\text{ Н}.$$

Теперь ведро над водой. Выталкивающих сил больше нет, верёвка держит и сталь, и всю воду. Масса воды $10\text{ л}\cdot 1\text{ кг/л} = 10\text{ кг}$:

$$T_2 = 15{,}6 + 100 = 115{,}6\text{ Н}.$$

Разница:

$$T_2 - T_1 = 115{,}6 - 13{,}6 = 102\text{ Н}.$$

Проверим себя, разложив разницу на части. Когда ведро вышло из воды, верёвка потеряла двух помощников: выталкивающую силу на воду внутри ($100\text{ Н}$) и на сталь ($2\text{ Н}$). Вместе $100 + 2 = 102\text{ Н}$ — ровно та прибавка, что мы нашли.