Сплошные шары - алюминиевый и железный - находятся в равновесии на рычаге. Изменится ли это равновесие, если оба шара опустить в воду? Рассмотрите ситуации, когда шары обладают:

1. одинаковой массой;
2. одинаковым объёмом.

Плотность алюминия составляет 2700 кг/м3, а плотность железа - 7800 кг/м3.

Физика 8 класс Архимедова сила и плавание тел равновесие на рычаге сплошные шары плотность алюминия плотность железа влияние воды на равновесие физика 8 класс масса и объём тел законы механики Архимедова сила сравнение плотностей Новый

Чтобы ответить на вопрос о равновесии рычага с алюминиевым и железным шарами, давайте рассмотрим два случая: когда шары имеют одинаковую массу и когда шары имеют одинаковый объем.

1. Шары имеют одинаковую массу

• Когда оба шара находятся в воздухе, они создают одинаковые моменты относительно точки опоры, так как масса одинакова.
• При погружении обоих шаров в воду на них будет действовать архимедова сила, направленная вверх. Эта сила равна весу вытесненной воды.
• Поскольку плотность алюминия меньше, чем плотность железа, алюминиевый шар будет вытеснять меньше воды, чем железный шар при одинаковой массе.
• Таким образом, архимедова сила на алюминиевый шар будет меньше, чем на железный, что приведет к изменению моментов относительно точки опоры.
• Это значит, что равновесие рычага изменится, и тот шар, который легче (в данном случае алюминиевый), будет подниматься.

2. Шары имеют одинаковый объем

• Если шары имеют одинаковый объем, то вес алюминиевого шара будет меньше, чем вес железного, так как алюминий имеет меньшую плотность.
• При погружении в воду на оба шара также будет действовать архимедова сила, которая будет одинаковой, так как объем одинаковый.
• Тем не менее, вес алюминиевого шара меньше, чем вес железного. Это означает, что архимедова сила будет больше, чем вес алюминиевого шара, и он будет плавать.
• В то же время железный шар будет иметь вес, который больше архимедовой силы, и он будет тонуть.
• Таким образом, равновесие рычага снова изменится, так как один шар будет находиться на поверхности воды, а другой будет находиться под водой.

В обоих случаях равновесие рычага изменится при погружении шаров в воду, но причины изменения различны в зависимости от условий задачи.