Сила Архимеда и… — Задание Физика 8 Класс №00050731

Поплавок лёгкий, и вверх его тянет только вода — выталкивающая сила. Эта сила поворачивает рычаг вокруг оси, а рычаг другим своим участком давит на клапан. Получается рычаг: на длинном плече действует выталкивающая сила, на коротком — сила со стороны клапана. Сначала закон Архимеда, потом правило равновесия рычага.

Поплавок погружён наполовину, значит, под водой $\dfrac{600}{2} = 300\text{ см}^3 = 0{,}0003\text{ м}^3$. По закону Архимеда

$$F_{\text{А}} = \rho g V_{\text{погр}} = 1000\cdot 10\cdot 0{,}0003 = 3\text{ Н}.$$

Рычаг неподвижен, поэтому моменты сил относительно оси равны. Плечо выталкивающей силы $l_1 = 24\text{ см}$, плечо силы клапана $l_2 = 3\text{ см}$:

$$F_{\text{А}}\cdot l_1 = F\cdot l_2,\qquad F = \dfrac{F_{\text{А}}\cdot l_1}{l_2} = \dfrac{3\cdot 24}{3} = 24\text{ Н}.$$

Плечи можно не переводить в метры: в правиле рычага они стоят в отношении, и сантиметры сокращаются.

Проверим себя через выигрыш в силе. Плечо поплавка длиннее плеча клапана в $24 : 3 = 8$ раз, значит, рычаг усиливает выталкивающую силу в $8$ раз: $3\cdot 8 = 24\text{ Н}$. Смотри, как маленький поплавок держит клапан против напора воды из трубы.