Задачи › Плавание тел, устойчивость плавания

Стакан, который тонет

  1. Стакан, который тонет

    «Шаг в будущее» 2021/22, 9 кл.
    5/10

    Пустой цилиндрический стакан с толстыми стенками и тонким дном закрыт тонкой легкой крышкой и плавает в воде, будучи погруженным на \(2/3\) внешнего объема. Вода начинает медленно просачиваться сквозь крышку. Какая часть внутреннего объема стакана должна заполниться водой, чтобы он начал тонуть, если внутренний радиус стакана составляет \(70\%\) его внешнего радиуса? Ответ выразить в % и округлить до целых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите условие плавания пустого стакана, затем условие начала погружения с водой внутри; в обоих учитывайте толщину стенок.

    Ответ

    \(68\)%.

    Решение

    Условие равновесия стакана до попадания в него воды: \[\rho_{\text{с}} \pi R^2 (1 - \eta^2) h g = \rho_{\text{в}} n \pi R^2 h g.\] Условие погружения: \[\rho_{\text{с}} \pi R^2 (1 - \eta^2) h g + k \rho_{\text{в}} \pi (\eta R)^2 h g = \rho_{\text{в}} \pi R^2 h g.\] Подставляя правую часть первого уравнения в левую часть второго и сокращая, имеем \[n + k\eta^2 = 1.\] Отсюда \(k = \dfrac{1 - n}{\eta^2}\), и при \(n = \dfrac{2}{3}\), \(\eta = 0{,}7\) получаем \(k \approx 0{,}68\), то есть \(68\)%.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи