Как меняется показание динамометра, когда медный шар, подвешенный к нему, переносится из сосуда с водой в сосуд

Содержание вопроса: Изменение показаний динамометра при переносе медного шара из сосуда с водой в сосуд с керосином

Инструкция: Когда медный шар полностью погружен в жидкость, на него действуют сила тяжести и сила Архимеда. Сила тяжести определяется массой шара и силой тяжести в данном месте. Сила Архимеда же равна весу вытесненной жидкости и направлена вверх.

При переносе медного шара из сосуда с водой в сосуд с керосином изменится только вес вытесненной жидкости. Объем вытесненной жидкости зависит от объема самого шара, так как при погружении объем жидкости должен равняться объему шара.

Для решения задачи используем формулу:

Вес вытесненной жидкости = плотность жидкости * объем вытесненной жидкости * ускорение свободного падения (g)

Для воды: Вес вытесненной воды = плотность воды * объем шара * g

Для керосина: Вес вытесненного керосина = плотность керосина * объем шара * g

Таким образом, показания динамометра будут отличаться на (плотность воды - плотность керосина) * объем шара * g.

Например: Пусть плотность воды равна 1000 кг/м3, плотность керосина равна 820 кг/м3, а объем медного шара равен 0,1 м3. Тогда изменение показания динамометра будет равно (1000 - 820) * 0,1 * g.

Совет: Для лучшего понимания данной темы рекомендуется прочитать о законе Архимеда, изучить понятия плотности и объема, а также понять, как вес тела связан с силой тяжести.

Упражнение: Плотность железа равна 7800 кг/м3. Как изменятся показания динамометра, если железный шар радиусом 0,05 м перенесут из воды (плотностью 1000 кг/м3) в ртуть (плотностью 13600 кг/м3)? Ускорение свободного падения возьмите равным 9,8 м/с2.

Тема вопроса: Изменение показания динамометра при переносе шара из воды в керосин

Пояснение: При перемещении медного шара из сосуда с водой в сосуд с керосином происходит изменение показания динамометра. Определим, каким образом изменяется показание динамометра.

При полном погружении шара в жидкость возникает осадочная сила Архимеда, равная весу вытесненной жидкости. Эта сила направлена вверх и пропорциональна плотности жидкости и объему вытесненной жидкости. Формула для расчета осадочной силы:

F(ос) = ρ(ж) * V(в) * g,

где F(ос) - осадочная сила, ρ(ж) - плотность жидкости, V(в) - объем вытесненной жидкости, g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с²).

Известно, что вес тела F(т) = m * g, где m - масса тела.

При полном погружении шара в воду, показания динамометра будут равны сумме осадочной силы Архимеда и весу шара:

F(д) = F(ос) + F(т) = ρ(ж) * V(в) * g + m * g.

Аналогично, при полном погружении шара в керосин, формула для расчета показаний динамометра выглядит следующим образом:

F(к) = ρ(к) * V(к) * g + m * g,

где ρ(к) - плотность керосина, V(к) - объем вытесненной керосина.

Если сравнить показания динамометра в этих двух случаях, то заметим, что плотность керосина меньше плотности воды. Следовательно, объем вытесненной жидкости V(к) больше, чем объем вытесненной воды V(в).

Таким образом, при переносе медного шара из сосуда с водой в сосуд с керосином показание динамометра увеличивается, так как вес вытесненной керосином жидкости больше, чем вес вытесненной водой жидкости.

Доп. материал:
У нас есть медный шар массой 100 г, и его объем равен 50 см³. Перенесите шар из сосуда с водой в сосуд с керосином. Определите, как изменится показание динамометра.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию, связанную с путешествием шара из одной жидкости в другую, рекомендуется провести эксперимент или использовать аналогию с другими объектами, плавающими в различных жидкостях.

Задание:
У вас есть железный шар, массой 200 г и объемом 100 см³. Что произойдет с показанием динамометра, если его полностью погрузить в сосуд с ртутью объемом 50 мл (плотность ртути - 13600 кг/м³)?