сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 192
i

Сосуд с водой под­ве­шен на не­ве­со­мой, не­рас­тя­жи­мой нити, про­пу­щен­ной через си­сте­му лёгких бло­ков. К сред­не­му блоку под­ве­шен кубик объ­е­ма V, на­по­ло­ви­ну по­гру­жен­ный в воду. Си­сте­ма на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, масса со­су­да вме­сте с водой равна M, плот­ность воды равна \rho. Най­ди­те массу ку­би­ка.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­пи­шем усло­вия рав­но­ве­сия си­сте­мы. Обо­зна­чим не­из­вест­ную массу ку­би­ка за m, а силу на­тя­же­ния нити, про­пу­щен­ной через все 3 блока за T (см. ри­су­нок). На кубик дей­ству­ют сила тя­же­сти F1  =  mg, сила на­тя­же­ния нити T1  =  2T со сто­ро­ны по­движ­но­го блока вверх, сила Ар­хи­ме­да F_Арх=\rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби вверх. Их рав­но­дей­ству­ю­щая долж­на быть равна нулю, то есть F_1 минус F_ Apx минус T_1=0. Вы­ра­жая силы через па­ра­мет­ры за­да­чи, по­лу­ча­ем пер­вое усло­вие рав­но­ве­сия:

m g минус \rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =2 T.

На сосуд с водой дей­ству­ют сум­мар­ная сила тя­же­сти F2  =  Mg вниз, сум­мар­ная сила на­тя­же­ния T2  =  T + T от бо­ко­вых нитей вверх, сила, про­ти­во­дей­ству­ю­щая силе Ар­хи­ме­да F_Арх=\rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби вниз. По­нять, что сила Ар­хи­ме­да дей­ству­ет и на сосуд с водой, но в об­рат­ную сто­ро­ну, можно из тре­тье­го за­ко­на Нью­то­на или из того факта, что уро­вень воды в со­су­де по­вы­ша­ет­ся, уве­ли­чи­вая дав­ле­ние на дно. Снова при­рав­ни­ва­ем рав­но­дей­ству­ю­щую к нулю и по­лу­ча­ем вто­рое усло­вие рав­но­ве­сия:

F_2 плюс F_Арх минус T_2=0 рав­но­силь­но Mg плюс \rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =2T.

Пра­вые части по­лу­чен­ных усло­вий рав­но­ве­сия равны, зна­чит, равны и левые, тогда:

mg минус \rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =Mg плюс \rho g дробь: чис­ли­тель: V, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби рав­но­силь­но \rho V = m минус M рав­но­силь­но m=M плюс \rho V.

Ответ: m=M плюс \rho V.

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Ста­ти­ка. Рав­но­ве­сие вращ. и невращ. тел