Шарик подвесили на упругой пружине и опустили в воду. Во сколько раз изменилось удлинение пружины, если плотность шарика в три раза больше плотности воды

Чтобы ответить на вопрос, поставленный в условии задачи, сделаем два рисунка: шарик висит на пружине в воздухе и шарик,  висящий на пружине и погруженный в воду.

Расписываем все силы, действующие на шарики в обоих случаях и определяем удлинение пружин.

Находим отношение удлинений пружин. Чтобы ответить на вопрос задачи необходимо расписать массу шарика и силу Архимеда, и подставить в формулу соотношение между плотностями.

Вот и все премудрости при решении этой задачи.

Запись Изменение удлинения пружины впервые появилась Физика дома.

Стеклянный шарик объемом 0,5 см³ равномерно тонет в воде. Какое количество теплоты выделится при погружении шарика на 6 м? (Плотность стекла 2505 кг/м³⁾.

Если использовать алгоритм решения задач на закон сохранения энергии, то решение задачи может быть затруднено.

Количество теплоты, выделяющееся при погружении шарика, численно равно работе, совершаемой силой сопротивления воды, действующей при погружении шарика.

Для решения задачи  делаем рисунок и указываем силы, действующие на шарик. При равномерном движении шарика сумма сил, действующих на него равна нулю. Из уравнения Ньютона определяем силу сопротивления, действующую на шарик.

Определив силу сопротивления, определяем работу этой силы, а следовательно определяем количество теплоты, выделяющееся при погружении.

Запись Погружение шарика в воду впервые появилась Физика дома.

Металлический брусок плавает в сосуде, в который налита ртуть, а поверх нее вода. При этом в ртуть брусок погружен на ? своей высоты, а в воду  — ? высоты.  Найдете плотность металла.

Для того, чтобы ответить на вопрос, поставленный в условии задачи, необходимо сделать пояснительный рисунок и указать все силы, действующие на брусок.

Но брусок действуют: сила тяжести и две силы Архимеда — со стороны ртути и со стороны воды. Под действием этих сил, брусок находится в равновесии.

Записываем векторную сумму сил, действующих на брусок, учитывая, что брусок покоится. Выбираем направление координатной оси и проецируем уравнение Ньютона на выбранную ось.

А далее необходимо расписать силы, входящие в уравнение в проекциях.

И далее выражаем искомую физическую величину.

Важно! В формулу закона Архимеда входит объём погруженной части, а не всего тела.

Запись Металлический брусок в двух жидкостях впервые появилась Физика дома.

«Если тело бросить в воду,

не потонет оно сроду.

Так как прёт из-под туды

сила выпертой воды».

 Это — одна из шуточных формулировок закона Архимеда (хотя если вдуматься — ничего шуточного здесь нет. Просто формулировка закона в стихотворной форме). А ниже представлена еще одна задача по этой теме.

Задача может быть интересна тем учащимся, кто сдает экзамен ГИА по физике. Да и тем, кто хотел бы повторить тему «Плавание тел. Закон Архимеда».

Плоская льдина плавает в воде, выступая над уровнем воды на 3 см. Человек массой 70 кг зашёл на льдину. В результате высота выступающей над водой части льдины уменьшилась в 3 раза. Найдите площадь льдины.

Для решения задачи выполняем два рисунка (льдина без человека и когда человек находится на льдине). И указываем силы, действующие в системах в первом и во втором случаях. Системы находятся в равновесии, следовательно векторная сумма действующих сил равна нулю.

Проецируем уравнения Ньютона.

И расписываем силы Архимеда в обоих случаях.

В итоге получаем систему уравнений, которую необходимо решить относительно неизвестной величины.

Запись Задача на плавание тел или человек на льдине впервые появилась Физика дома.

В комнате на полу лежит прочный полый шарик радиусом 2 см и массой 10 г. При каком давлении атмосферы он смог бы всплыть к потолку? Температура в комнате 20⁰С. Для оценки атмосферу считать идеальным газом.

Для решения задачи необходимо сделать рисунок и указать силы, действующие на шарик. Сила за счёт которой шарик всплывает к потолку — это сила Архимеда. А условия всплывания шарика — равенство по модулю силы Архимеда и силы тяжести, действующей на шарик.

Для нахождения силы Архимеда — записываем уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона).

И именно из этого уравнения выражаем искомую величину, отвечая на вопрос, поставленный в условии задачи.

Запись Всплывание шарика к потолку впервые появилась Физика дома.

В гладкий стакан высотой 8 см и радиусом 3 см поставили однородную палочку длиной 12 см. Стакан доверху наполнили жидкостью, плотность которой в 5 раз меньше плотности материала палочки. Чему равна масса палочки, если она давит на край стакана с силой 465 мН?

Как и любую задачу по теме «Статика», начинаем решение с указания всех сил, действующих на палочку.

Для определения неизвестной величины — массы палочки — записываем условие равновесия тела, в виде алгебраической суммы моментов  всех сил, действующих в системе. Чтобы правильно записать моменты, необходимо четко знать определение «плеча» силы (плечо — кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы). А для определения плеч надо будет ввести угол между палочкой и горизонталью.

Важно! Точки приложения силы тяжести и силы Архимеда — не совпадают!

Запись Палочка в стакане с жидкостью впервые появилась Физика дома.

Два шара одинакового объема, но разной массы: 5 кг и 2 кг соединены нитью. Определить натяжение нити, соединяющей шары, если они плавают в вертикальном положении полностью погрузившись в воду.

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила Архимеда. Причем добавление силы Архимеда нисколько не усложняет решение этой задачи.

Для решения задачи:

• делаем рисунок
• указываем все силы, действующие на шарики
• записываем два уравнения Ньютона. (С учетом третьего закона Ньютона сила, с которой первый шар действует на второй, равна силе, с которой второй действует на первый)
• проецируем эти уравнения на выбранную ось
• решаем получившуюся систему уравнений относительно неизвестной величины.

Запись Связанные шары в воде впервые появилась Физика дома.

«Вечерело. Уставший за нелегкий день бедный рыбак Абдулла присел на берегу реки отдохнуть. Вдруг видит – плывет по волнам какой-то предмет, почти полностью погруженный в воду, только самый краешек виден на поверхности воды. Абдулла бросился в воду и вытащил его. Смотрит, а старинный глиняный кувшин с горлышком, плотно закрытым пробкой и залитый сургучной печатью. Распечатал Абдулла кувшин и обомлел: из кувшина высыпалось 147 одинаковых золотых монет. Монеты Абдулла спрятал, а кувшин закрыл и бросил обратно в реку. И поплыл кувшин дальше, примерно на 2/3 выступая над водой.» — так говорится в одной из восточных сказок.

Полагая, что кувшин был двухлитровым, оцените массу одной золотой монеты.

Сказка — сказкой, а без знания закона Архимеда задачу решить нельзя.

Для решения делаем два рисунка: первый — кувшин наполнен монетами, второй — пустой кувшин.

Указываем все силы, составляем уравнения Ньютона, далее проецируем уравнения на выбранную координатную ось.

Решаем систему получившихся уравнений относительно неизвестной — массы одной монетки.

Сказка — ложь, да в ней намек…..

Запись Восточная сказка или «Монеты в кувшине» по мотивам закона Архимеда впервые появилась Физика дома.