Задачи › Сила Архимеда

Два шарика на нитке в воде

  1. Два шарика на нитке в воде

    МОШ 1993/94, 9 кл.
    6/10

    Деревянный 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 (\(v = 0\)).

    Решение

    При 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 \(v = 0\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи