[рис.] На рисунке представлена система тел, состоящая из неподвижного блока с перекинутой через него лёгкой и нерастяжимой нитью, к концам которой привязаны груз массой m = 0,8 кг и объёмом V = 100 см3 и лёгкая пружина жёсткостью k = 100 H/м. Эта система находится в покое и погружена в сосуд с жидкостью плотностью $\rho = 900кг/м ^3$ Нижний конец пружины прикреплён к дну сосуда. Как и на сколько изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если сосуд будет заполнен не первоначальной жидкостью, а таким же объёмом воды? Считать, что трение в оси блока отсутствует.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] Изобразим силы, действующие на груз: сила тяжести $m\vec g$ сила натяжения нити $\vec T_1$ сила Архимеда $\vec F_A$ По третьему закону Ньютона сила натяжения нити равна силе упругости, возникающей в пружине, равна силе натяжения $\vec T_1$ так как нить легкая и сила трения в блоке отсутствует. В инерциальной системе отсчета, связанной с Землей, условие = весия груза имеет вид:
$m\vec g + \vec T_1 + \vec F_A=0$
В проекции на ось Oy: $T_1 + F_A - mg=0$ где сила Архимеда равна $F_A=\rho gV$ Откуда сила натяжения нити, действующая на груз, погруженный в жидкость, равна
$T_1=mg - \rho gV$
Если жидкость заменить на воду, то сила натяжения нити станет = й
$T_2=mg - \rho_в gV$
Поскольку плотность воды больше плотности жидкости, то сила Архимеда увеличится, а сила натяжения уменьшится на величину, равную
$T_1 - T_2=gV ( \rho_в - \rho ) =10 \cdot 10 в степени ( - 4 ) \cdot ( 1000 - 900 ) =0,1Н$
Ответ: уменьшится на 0,1 Н.
$m\vec g + \vec T_1 + \vec F_A=0$
В проекции на ось Oy: $T_1 + F_A - mg=0$ где сила Архимеда равна $F_A=\rho gV$ Откуда сила натяжения нити, действующая на груз, погруженный в жидкость, равна
$T_1=mg - \rho gV$
Если жидкость заменить на воду, то сила натяжения нити станет = й
$T_2=mg - \rho_в gV$
Поскольку плотность воды больше плотности жидкости, то сила Архимеда увеличится, а сила натяжения уменьшится на величину, равную
$T_1 - T_2=gV ( \rho_в - \rho ) =10 \cdot 10 в степени ( - 4 ) \cdot ( 1000 - 900 ) =0,1Н$
Ответ: уменьшится на 0,1 Н.
Правильный ответ:
уменьшится на 0,1 Н
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 104426 • Задание №8
В сосуде под подвижным поршнем находятся вода и ее насыщенный пар. Объем пара медленно увеличили в 3 раза при ...
ID 167329 • Задание №11
Ниже приведена часть таблицы Менделеева. Определите, сколько протонов содержится в ядре изотопа полония.
...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 2
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла | 0
Максимальный балл | 2
🔗 Другие задания линии №22 по предмету Физика:
ID 107666
Подвешенный на нити грузик совершает гармонические колебания. В таблице представлены координаты...
ID 107667
Средняя плотность планеты Плюк равна средней плотности Земли, а радиус Плюка в два раза больше ...
ID 107668
[рис.] Доска массой 0,8 кг шарнирно подвешена к потолку на легком стержне. На доску со скорость...
ID 107669
[рис.] По гладкой горизонтальной плоскости по осям x и y движутся две шайбы с импульсами, равны...
ID 107670
Шайбе массой 100 г, находящейся на наклонной плоскости, сообщили скорость 4 м/с, направленную ...