Механика

Задание №3. Физические Явления

№2. Задание 3

ID: 00029644

Выберите правильный ответ. На очень точных и чувствительных рычажных весах уравновешены сплошная медная пластинка и кусок пробки. Однако учитель сказал, что на самом деле масса пластинки немного меньше, так как на тела, помимо силы тяжести и силы упругости, действует ещё одна сила. О какой силе идёт речь? 1) сила тяготения 2) сила сопротивления 3) сила реакции опоры 4) выталкивающая сила

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Весы показывают равновесие, если силы, действующие на обе чашки, одинаковы. На каждое тело в воздухе действуют не только сила тяжести и сила упругости нити (или коромысла), но и ещё одна сила — от того, что тело окружено воздухом.

Рассуждаем

Эта «третья» сила — выталкивающая (архимедова) сила со стороны воздуха: $F_A=\rho_{возд} g V$ . Она зависит от объёма тела, а не от его массы. У пробки при той же массе объём намного больше, чем у меди (пробка гораздо менее плотная) — значит, выталкивающая сила, действующая на пробку, заметно больше, чем на медную пластинку.

Весы «чувствуют» не истинный вес, а вес за вычетом выталкивающей силы. Поэтому, чтобы стрелка стояла на нуле, истинная масса пластинки должна быть немного меньше видимой — именно на это и намекает учитель.

Сила тяготения (1) и сила реакции опоры (3) тут ни при чём — это просто другие названия уже учтённых сил тяжести и упругости. Сила сопротивления (2) действует только при движении тел, а весы неподвижны.

Ответ

Другие задания по теме «Механика» (8)