Механика

Задание №5. Выбор Верного Утверждения

№2. Задание 5

ID: 00006252

На концах коромысла равноплечих весов подвешены два однородных шарика.
Один шарик сделан из железа, а другой — из меди. Весы находятся в равновесии.
Что произойдет с равновесием весов, если оба шарика полностью погрузить в воду?

1) весы останутся в равновесии, так как массы шариков одинаковы
2) весы останутся в равновесии, так как шарики имеют одинаковые объемы
3) равновесие весов нарушится — опустится шарик, сделанный из железа
4) равновесие весов нарушится — опудится шарик, сделанный из меди

Источник: ФИПИ

Решение

Исходное равновесие.

Весы в равновесии, плечи равны, значит массы шариков одинаковы: $m_{\text{Fe}} = m_{\text{Cu}}$ .

Объёмы шариков.

Плотность меди $\rho_{\text{Cu}} \approx 8900$ кг/м³, плотность железа $\rho_{\text{Fe}} \approx 7800$ кг/м³.

Из $m = \rho V$ при одинаковых массах: $V_{\text{Fe}} = \frac{m}{\rho_{\text{Fe}}} \gt V_{\text{Cu}} = \frac{m}{\rho_{\text{Cu}}}$ Объём железного шарика больше.

Сила Архимеда.

$F_A = \rho_{\text{воды}}\, g\, V_{\text{погр}}$ При полном погружении $V_{\text{погр}} = V_{\text{шарика}}$ , поэтому: $F_{A,\text{Fe}} \gt F_{A,\text{Cu}}$

Новое равновесие.

Сила Архимеда направлена вверх и больше у железного шарика — он «облегчается» сильнее. Медный шарик облегчается меньше, поэтому эффективная тяжесть (вес в воде) медного шарика больше.

Медная сторона перевесит — опустится шарик из меди.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)