Стакан, который тонет
5/10Пустой 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
ПодсказкаЗапишите условие плавания пустого стакана, затем условие начала погружения с водой внутри; в обоих учитывайте толщину стенок.
Ответ\(68\)%.
РешениеУсловие 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 \(68\)%.
Похожие задачи
- «Летучий голландец» из фольги МОШ 2010/11, 7 кл.
- Плавающий корабль в тяжёлом газе (молярная масса) МОШ 2010/11, 10 кл.
- Связанные шарики в воде МОШ 2011/12, 9 кл.
- Ареометр в двух жидкостях Курчатов 2012/13, 7 кл.
- Лёд со стальным шариком Курчатов 2012/13, 8 кл.
- Скорость погружения стакана ВсОШ 2012/13, 9 кл.