Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем физические процессы, происходящие при вытаскивании груза из воды с постоянной скоростью.

1. Сила Архимеда.
Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная: $F_{A} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$, где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости (воды), $g$ — ускорение свободного падения, а $V_{погр}$ — объем части тела, находящейся под водой.
В процессе выхода груза из воды объем его погруженной части $V_{погр}$ постепенно уменьшается. Так как плотность воды и ускорение свободного падения остаются неизменными, сила Архимеда уменьшается. (Цифра 2)

2. Сила упругости.
Груз движется вверх равномерно (с постоянной скоростью), значит, согласно первому закону Ньютона, сумма сил, действующих на него, равна нулю. На груз действуют три силы:
— сила тяжести $m \cdot g$, направленная вниз;
— сила упругости пружины динамометра $F_{упр}$, направленная вверх;
— сила Архимеда $F_{A}$, направленная вверх.
Запишем условие равновесия сил в проекции на вертикальную ось: $F_{упр} + F_{A} - m \cdot g = 0$.
Отсюда выразим силу упругости: $F_{упр} = m \cdot g - F_{A}$.
Так как сила тяжести $m \cdot g$ постоянна, а сила Архимеда $F_{A}$, как мы выяснили выше, уменьшается, то вычитаемое в формуле становится меньше. Следовательно, разность увеличивается, и сила упругости увеличивается. (Цифра 1)

Таким образом, при выходе груза из воды сила упругости увеличивается, а сила Архимеда уменьшается.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ