Что произойдет, если полностью опустить оба цилиндра — из меди и стали — в воду, если они имеют одинаковую массу и подвешены к коромыслу весов? 1) Стальной цилиндр опустится ниже, поскольку его объем меньше. 2) Весы останутся в равновесии, так как масса обоих тел не изменится. 3) Равновесие весов нарушится, поскольку масса обоих тел изменится. 4) Медный цилиндр будет тяжелее, так как его объем больше.
Проверенное решение:
Разъяснение: Когда цилиндры опускаются в воду, они испытывают две силы — силу тяжести и архимедову силу, которая возникает благодаря плавучести. Архимедова сила действует на тело, погруженное в жидкость, и направлена вверх, противоположно силе тяжести.
Оба цилиндра имеют одинаковую массу, но различаются по плотности. Медный цилиндр имеет большую плотность, чем вода, поэтому он будет немного тонуть в воде. Стальной цилиндр, напротив, имеет меньшую плотность, чем вода, поэтому он будет всплывать.
В данной задаче весы находятся в равновесии, что означает, что сумма сил, действующих на каждую чашку весов, равна нулю. Если мы полностью опустим оба цилиндра в воду, вес медного цилиндра увеличится из-за архимедовой силы, которая действует на него вверх, в то время как вес стального цилиндра останется неизменным. Это нарушит равновесие весов, и весы наклонятся в сторону медного цилиндра.
Пример использования: подвешены к коромыслу весов?
Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, обратите внимание на то, что архимедова сила действует на тело, погруженное в жидкость, и направлена вверх. Также учтите, что плотность материала влияет на его способность плавать или тонуть в воде.
Дополнительное задание: Как изменится положение весов, если бы мы полностью опустили в воду только стальной цилиндр, а медный цилиндр оставили на весах?