Номер 40, страница 82, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 8. Третий закон Ньютона - номер 40, страница 82.

Условие.

40. На уравновешенных весах стоит неполная чашка с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить палец, не касаясь им стен и дна чашки?

Решение.

Решение

Когда палец погружают в воду, на него со стороны воды начинает действовать выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная вертикально вверх. Согласно закону Архимеда, величина этой силы $F_A$ равна весу воды, вытесненной пальцем:

$F_A = P_{выт. воды} = m_{выт. воды} \cdot g = \rho_{воды} \cdot V_{погр} \cdot g$

где $\rho_{воды}$ — плотность воды, $V_{погр}$ — объём погружённой части пальца, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

В соответствии с третьим законом Ньютона, действие равно противодействию. Если вода действует на палец с силой $F_A$ вверх, то палец действует на воду с силой $F'$, равной по модулю и противоположной по направлению, то есть направленной вертикально вниз:

$F' = F_A$

Эта дополнительная сила $F'$, с которой палец давит на воду, передаётся через воду дну чашки, увеличивая общее давление на весы. В результате, чашка с водой будет давить на весы с силой, равной сумме первоначального веса чашки с водой ($P_0$) и этой дополнительной силы $F'$:

$P_{итог} = P_0 + F'$

Поскольку объём погружённой части пальца больше нуля, то и сила $F'$ больше нуля ($F' > 0$). Следовательно, итоговый вес, измеряемый весами, увеличится. Равновесие весов нарушится, и та чаша весов, на которой стоит чашка с водой, опустится.

Ответ: Да, равновесие весов нарушится. Чаша весов, на которой стоит чашка с водой, перевесит.