Тема . Механика. Динамика и Статика

.14 Сила Архимеда

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#46960

Стеклянный шар объёмом V  и плотностью ρ0  находится в сосуде с водой, плотность которой ρ  (рис.). Шар полностью погружён в воду. Острый угол между стенкой конического сосуда и горизонтом составляет α  . Внутренняя поверхность сосуда гладкая. Сосуд движется с постоянным ускорением ⃗a  , направленным под острым углом γ  к вертикали. Найдите силы давления шара на дно и стенку сосуда. При каком соотношении между параметрами задачи V  , ρ0  , ρ  , α  , γ  шар не будет отрываться от дна при любых значениях ускорения a > 0  ?
(Всеросс., 2003, ОЭ, 11 )

PIC

Источники: Всеросс., 2003, ОЭ, 11

Показать ответ и решение

PIC

На шар (рис. 1) действуют сила тяжести P = ρgV  силы N1  и N2  со стороны дна и стенки сосуда, сила Архимеда F
 a  со стороны воды. Разложим для удобства на горизонтальную и вертикальную составляющие Fax  и Fay  . Эти составляющие найдем, записав уравнения движения в проекциях на горизонтальную и вертикальную оси x  и y  для мысленно выделенного водяного шара обьемом V  , движущегося с ускорением a  :

Fax = ρVasinγ,Fay − ρV g = ρV acosγ.

Отсюда Fax = ρV asin γ,Fay = ρV(g + acosγ).

Запишем уравнения движения для стеклянного шара в проекциях на оси x  и y :

Fax + N2sinα = ρ0Va sinγ

Fay − ρV g+ N1 + N2cosα = ρ0Va cosγ

Из двух последних уравнений с учетом найденных выражений для Fax  и Fay  находим силы давления на и стенку:

N1 = (ρ0 − ρ)V (a cosγ − asinγcrgα +g)

N  = (ρ − ρ)Va sinγ∕ sinα
  2    0

Шар не будет отрываться от дна, если N1 > 0  , то есть acosγ − a sinγcrgα + g > 0  . Перепишем неравенство в виде sinγctgα− cosγ < g∕a  . Это неравенство выполнено для любыхa > 0  при sin γctgα − cosγ < 0  . Отсюда следует, что при любых V,ρ0,ρ(ρ0 > ρ)  отрыва от дна не будет при α > γ  .

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!