Два шарика на нитке в воде
6/10Деревянный шарик, опущенный под воду, всплывает в установившемся режиме со скоростью \(v_1\), а точно такой же по размеру пластмассовый тонет со скоростью \(v_2\). Куда и с какой скоростью будут двигаться в воде эти шарики, если их соединить ниткой? Сила сопротивления пропорциональна скорости, гидродинамическим взаимодействием шариков можно пренебречь. Считайте, что на движущийся шарик действует такая же сила Архимеда, как и на покоящийся.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(v = (v_1 - v_2)/2\): при \(v_1 > v_2\) шарики всплывают, при \(v_1 < v_2\) тонут, при \(v_1 = v_2\) они находятся в равновесии (\(v = 0\)).
РешениеПри движении каждого шарика в установившемся режиме разность величин действующих на него силы Архимеда и силы тяжести равна силе сопротивления движению \(\alpha v\), где \(v\) — скорость соответствующего шарика, а \(\alpha\) — коэффициент пропорциональности, одинаковый для обоих шариков. Поэтому на удерживаемые неподвижно шарики со стороны воды и Земли в вертикальном направлении действуют силы \(\alpha v_1\) и \(-\alpha v_2\), а при движении соединённых ниткой шариков в установившемся режиме их скорость \(v\) может быть найдена из условия: \(\alpha v_1 - \alpha v_2 = 2\alpha v\). Отсюда \(v = (v_1 - v_2)/2\). Если \(v_1 > v_2\), то шарики всплывают, а если \(v_1 < v_2\), то тонут. При \(v_1 = v_2\) они находятся в равновесии, то есть \(v = 0\).
Похожие задачи
- Ныряльщик МОШ 1988/89, 9 кл.
- Льдинка в солёной воде ВсОШ 1993/94, 9 кл.
- Шайба в двух жидкостях МОШ 1997/98, 8 кл.
- Ледяной шарик в сосудах МОШ 2002/03, 9 кл.
- Бутыль и пакет МОШ 2005/06, 8 кл.
- Плотность масла по линейке МОШ 2006/07, 8 кл.