Задачи › Блоки и полиспасты

Блоки и тела в воде

  1. Блоки и тела в воде

    Росатом 2023/24, 10 кл.
    5/10

    Система из двух невесомых блоков и двух массивных тел находится в равновесии. Размеры тел одинаковы, но они сделаны из разных материалов. Известно, что левое тело погружено в воду на \(1/4\) своего объёма, правое — на \(3/4\) своего объёма. Найти плотность правого тела, если плотность левого \(\rho_1 = 0{,}7\) г/см\(^3\). Плотность воды \(\rho_0 = 1\) г/см\(^3\).

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Выразите силы натяжения нитей через силу натяжения \(T\) левой нити и учтите, что на правое тело через блок действует вдвое большая сила.

    Ответ

    \(\rho_2 = 1{,}65\) г/см\(^3\).

    Решение

    Пусть сила натяжения нити, привязанной к левому телу, равна \(T\). Тогда сила натяжения нити, привязанной к правому телу, равна \(2T\). Условия равновесия тел: \[T + F_{A,1} - m_1 g = 0, \qquad 2T + F_{A,2} - m_2 g = 0 ,\] где \(F_{A,1}\) и \(F_{A,2}\) — силы Архимеда, действующие на левое и правое тела соответственно, \(m_1\) и \(m_2\) — их массы. Используя формулу для силы Архимеда, действующей на тело, частично погружённое в жидкость, и выражая массы тел через их плотности \(\rho_1\) и \(\rho_2\) и объём (который по условию одинаков у обоих тел), получим \[T + \rho_0 g \frac{1}{4}V - \rho_1 g V = 0 , \qquad 2T + \rho_0 g \frac{3}{4}V - \rho_2 g V = 0 .\] Умножая первое уравнение на 2 и вычитая уравнения друг из друга, получим \[\rho_2 = 2\rho_1 + \frac{1}{4}\rho_0 = 1{,}65~\text{г/см}^3 .\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи