Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем физические процессы, происходящие при вытаскивании груза из воды.

1. Сила тяжести. Сила тяжести, действующая на груз, определяется формулой $F_{тяж} = m \cdot g$, где $m$ — масса груза, а $g$ — ускорение свободного падения. Поскольку в процессе вытаскивания масса груза не меняется, сила тяжести остается постоянной.
Следовательно, характер изменения силы тяжести — не изменяется (3).

2. Сила упругости. На груз, находящийся в воде, действуют три силы: сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$, направленная вниз, выталкивающая сила (сила Архимеда) $\vec{F}_{А}$, направленная вверх, и сила упругости пружины динамометра $\vec{F}_{упр}$, направленная вверх.
Так как груз вытаскивают медленно и с постоянной скоростью, ускорение равно нулю, и силы скомпенсированы. Запишем условие равновесия в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:
$F_{упр} + F_{А} - F_{тяж} = 0$, откуда выразим силу упругости:
$F_{упр} = F_{тяж} - F_{А}$.

Сила Архимеда рассчитывается по формуле: $F_{А} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$, где $V_{погр}$ — объем части тела, погруженной в жидкость.
По мере того как груз вытаскивают из воды, объем его погруженной части $V_{погр}$ уменьшается. Следовательно, уменьшается и сила Архимеда $F_{А}$.
Так как $F_{тяж}$ постоянна, а вычитаемая величина $F_{А}$ уменьшается, то разность $(F_{тяж} - F_{А})$ увеличивается. Значит, сила упругости пружины динамометра увеличивается.
Следовательно, характер изменения силы упругости — увеличивается (1).

Ответ: 31

Источник: ФИПИ