Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем физические силы, действующие на шарик, погружённый в жидкость.

1. Выталкивающая сила (сила Архимеда).
Согласно закону Архимеда, на тело, полностью погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная: $F_{A} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{т}$, где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $V_{т}$ — объём погружённой части тела (в данном случае — весь объём шарика).
По условию шарик сначала погружают в дистиллированную воду ($\rho_{в} = 1000$ кг/м³), а затем в морскую воду ($\rho_{м.в.} \approx 1030$ кг/м³). Так как плотность морской воды больше плотности дистиллированной воды ($\rho_{м.в.} > \rho_{в}$), а объём шарика $V_{т}$ не меняется, то выталкивающая сила увеличивается. Характер изменения — 1.

2. Сила упругости нити.
Шарик находится в равновесии под действием трёх сил: силы тяжести $m \cdot g$, направленной вниз, выталкивающей силы $F_{A}$, направленной вверх, и силы упругости нити $T$, направленной вверх. Условие равновесия в проекции на вертикальную ось выглядит так:
$T + F_{A} - m \cdot g = 0$, откуда выражаем силу упругости:
$T = m \cdot g - F_{A}$.
Так как масса шарика $m$ и ускорение свободного падения $g$ остаются неизменными, а выталкивающая сила $F_{A}$ при переходе из дистиллированной воды в морскую увеличивается, то значение силы упругости $T$ уменьшается. Характер изменения — 2.

Таким образом, для выталкивающей силы соответствует цифра 1, а для силы упругости — цифра 2.

Ответ: 12

Источник: ФИПИ