Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи воспользуемся законом Архимеда. Согласно этому закону, на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу жидкости в объёме погружённой части тела.

1. Запишем формулу для расчёта силы Архимеда:
$F_{A} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$,
где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости (в данном случае воды), $g$ — ускорение свободного падения, $V_{погр}$ — объём части тела, находящейся ниже уровня поверхности жидкости (погружённой части).

2. Проанализируем условия задачи:
- Все три бруска находятся в одной и той же жидкости (воде), следовательно, плотность $\rho_{ж}$ для всех случаев одинакова.
- Ускорение свободного падения $g$ также одинаково.
- По условию бруски имеют одинаковый общий размер (объём), но на рисунке видно, что они погружены в воду на разную глубину.

3. Сравним объёмы погружённых частей брусков по рисунку:
- Брусок №1 погружён в воду почти полностью. Его погружённая часть $V_{погр1}$ самая большая.
- Брусок №2 погружён примерно наполовину.
- Брусок №3 погружён меньше всего, большая его часть находится над водой. Его погружённая часть $V_{погр3}$ самая маленькая.

4. Так как сила Архимеда прямо пропорциональна объёму погружённой части тела ($F_{A} \sim V_{погр}$), то наибольшая выталкивающая сила будет действовать на тот брусок, у которого объём погружённой части максимален.

Из рисунка отчётливо видно, что $V_{погр1} > V_{погр2} > V_{погр3}$. Следовательно, $F_{A1} > F_{A2} > F_{A3}$.

Ответ: Наибольшая выталкивающая сила действует на брусок №1, так как объём его погружённой части в воду является наибольшим среди всех трёх тел.

Источник: ФИПИ