Сила Архимеда и… — Задание Физика 8 Класс №00050737

Весы показывают массу, которую они «чувствуют» по силе давления грузика. А шарик с гелием в воздухе тянет вверх: выталкивающая сила воздуха на него больше его силы тяжести. Этот избыток через нить разгружает грузик, и весы показывают меньше настоящей массы. Посчитаем, на сколько.

Выталкивающая сила воздуха на шарик по закону Архимеда, объём $6\text{ л} = 0{,}006\text{ м}^3$:

$$F_{\text{А}} = \rho_{\text{в}} g V = 1{,}3\cdot 10\cdot 0{,}006 = 0{,}078\text{ Н}.$$

Сила тяжести шарика $0{,}003\cdot 10 = 0{,}03\text{ Н}$. Шарик неподвижен, поэтому нить тянет его вниз с силой, равной избытку:

$$T = F_{\text{А}} - m_{\text{ш}} g = 0{,}078 - 0{,}03 = 0{,}048\text{ Н}.$$

С такой же силой нить тянет грузик вверх. На весы давит сила тяжести грузика минус натяжение, и это $0{,}02\cdot 10 = 0{,}2\text{ Н}$:

$$m g - T = 0{,}2,\qquad m g = 0{,}248\text{ Н},\qquad m = 0{,}0248\text{ кг} = 24{,}8\text{ г}.$$

Проверим себя в граммах. Воздух в объёме шарика имеет массу $1{,}3\cdot 6 = 7{,}8\text{ г}$, шарик «тянет вверх», как минус $7{,}8 - 3 = 4{,}8\text{ г}$. Заметь: если положить шарик и грузик на весы вместе, они как раз «весят» $24{,}8 - 4{,}8 = 20\text{ г}$ — то, что показывают весы.