Question

6. (1бал)До коромисла терезів підвісили два циліндри однакової маси: свинцевий та алюмінієвий. Терези перебувають рівновазі. Чи порушиться рівновага, якщо обидва циліндри опустити у воду? У газ? Обгрунтуйте.​

Answer 1

Рівновага терезів може порушитися, коли якийсь з циліндрів (свинцевий або алюмінієвий) опустити у рідину чи газ.

При розгляді терезів в рідині враховуємо принцип Архімеда, за яким тіло, занурене у рідину, отримує виталу силу, яка дорівнює вазі витисненої ним рідини і спрямована вгору. Ця сила впливає на циліндри на терезах.

Свинцевий циліндр має більшу щільність, ніж вода, тому при його опусканні у воду він буде мати вагу, більшу, ніж сила Архімеда, що діє на нього. Це призведе до порушення рівноваги терезів, оскільки одна сторона стане важчою за іншу.

Алюмінієвий циліндр має меншу щільність, ніж вода, тому при його опусканні у воду сила Архімеда, що діє на нього, буде більша за його вагу. Це призведе до зменшення ваги однієї сторони терезів, силу його ваги перевищить сила Архімеда. Рівновага буде порушена.

У газі сила Архімеда також діятиме на циліндри на терезах, проте без впливу сили тяжіння, оскільки газ має меншу щільність, ніж обидва циліндри. Тому рівновага терезів не порушиться, оскільки циліндри на терезах будуть впливати однаковою силою Архімеда.

Загалом, рівновага терезів порушиться, якщо опускати обидва циліндри у рідину (а свинцевий внаслідок більшої щільності матиме більшу вагу), але не порушиться, якщо опускати їх у газ.