На сколько изменится гравитационная сила, действующая на шарик, если пространство между пластинами будет заполнено

Физика: Изменение гравитационной силы в жидкости

Пояснение: Гравитационная сила, действующая на объект, обычно рассчитывается по формуле F = mg, где F - это сила, m - масса объекта и g - ускорение свободного падения. Однако, когда объект находится в жидкости, на него также действует когерентная сила, называемая силой Архимеда. Эта сила обусловлена разницей плотностей объекта и жидкости и всегда направлена вверх.

Согласно принципу Архимеда, сила Архимеда равна весу жидкости, которую выталкивает погруженный в нее объект. Мы можем рассчитать эту силу по формуле F_A = ρVg, где F_A - это сила Архимеда, ρ - плотность жидкости, V - объем объекта, полностью погруженного в жидкость, и g - ускорение свободного падения.

Если между пластинами находится жидкость, то общая гравитационная сила, действующая на шарик, будет равняться разности веса шарика в жидкости (F_жидк) и веса шарика в воздухе (F_возд), то есть F = F_возд - F_жидк.

Например: Пусть масса шарика составляет 0,1 кг, его объем равен 0,01 м^3, а плотность жидкости - 1000 кг/м^3. Ускорение свободного падения примем равным 9,8 м/с^2. Требуется вычислить изменение гравитационной силы.

Решение: Вес шарика в воздухе можно рассчитать по формуле F_возд = mg = 0,1 кг * 9,8 м/с^2 = 0,98 Н.

Вес жидкости, выталкиваемой погруженным шариком, равен F_жидк = ρVg = 1000 кг/м^3 * 0,01 м^3 * 9,8 м/с^2 = 98 Н.

Следовательно, изменение гравитационной силы равно F = F_возд - F_жидк = 0,98 Н - 98 Н = -97,02 Н.

Совет: Для лучшего понимания концепции изменения гравитационной силы в жидкости, рекомендуется изучить принцип Архимеда и ознакомиться с влиянием плотности объекта и жидкости на величину силы Архимеда.

Закрепляющее упражнение: Пусть шарик массой 0,05 кг полностью погружен в жидкость плотностью 800 кг/м^3. Найдите изменение гравитационной силы. Ускорение свободного падения равно 9,8 м/с^2.