Гирлянда состоит из связанных нитями N шаров одинакового размера. Массы всех шаров, кроме более тяжелого крайнего, одинаковы. Когда гирлянду поместили в сосуд с водой, она приняла вертикальное положение с лежащим на дне тяжелым шаром и полностью погруженными всеми шарами (см. рис.). Силы, действующие на тяжелый шар со стороны нити и дна, равны. Вода выталкивает каждый из шаров с силой, вдвое большей веса легкого шара. Найти отношение масс тяжелого и легкого шаров.
Обозначим через m и M массы легкого и тяжелого шаров соответственно. Запишем условие равновесия для нижнего шара в виде где через F обозначена сила со стороны нити (дна) и учтено, что действующая на шар выталкивающая сила равна Для остальной части гирлянды (состоящей из легких шаров) условие равновесия имеет вид
Выражая из последнего равенства F и подставляя полученное выражение в первое равенство, находим
Ответ: