Номер 1, страница 54 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. На весах уравновесили неполный сосуд с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду опустить палец так, чтобы он не касался дна и стенок сосуда?

1. Решение

Рассмотрим силы, действующие в системе. Изначально весы уравновешены, то есть вес сосуда с водой равен весу гирь на другой чаше.

Когда палец погружают в воду, не касаясь дна и стенок, на него со стороны воды начинает действовать выталкивающая сила (сила Архимеда). Согласно закону Архимеда, эта сила направлена вертикально вверх и по модулю равна весу жидкости, вытесненной погруженной частью тела (пальца): $F_А = \rho_{в} \cdot g \cdot V_{п}$, где $\rho_{в}$ – плотность воды, $g$ – ускорение свободного падения, а $V_{п}$ – объем погруженной части пальца.

В соответствии с третьим законом Ньютона, если вода действует на палец с силой $F_А$ вверх, то палец должен действовать на воду с такой же по модулю, но противоположно направленной силой. Обозначим эту силу как $P_{пальца}$. Эта сила направлена вертикально вниз. $P_{пальца} = F_А$

Эта дополнительная сила давления $P_{пальца}$ передается через воду на дно сосуда и, следовательно, на чашу весов. Таким образом, суммарная сила, действующая на чашу весов со стороны сосуда, увеличится на величину $P_{пальца}$.

Весы покажут увеличение веса, равное весу вытесненной воды. Равновесие весов нарушится, и чаша с сосудом опустится.

Ответ: Да, равновесие весов нарушится. Чаша весов, на которой стоит сосуд, перевесит, так как на неё будет действовать дополнительная сила, равная весу воды, вытесненной пальцем.