Вопрос:

Два одинаковых бруска толщиной 5 см и массой 1 кг каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.

Фотография

Ответ ассистента

Для решения задачи проанализируем условия плавания тел. Дано: $m_1 = m_2 = 1\text{ кг}$ $h = 5\text{ см} = 0.05\text{ м}$ (толщина одного бруска) Система плавает так, что погружен ровно один брусок (верхний находится над водой). **Анализ:** Так как система находится в равновесии, сила тяжести равна силе Архимеда: $F_{\text{тяж}} = F_A$. $F_{\text{тяж}} = (m_1 + m_2) \cdot g = (1 + 1) \cdot 10 = 20\text{ Н}$. $F_A = \rho_{\text{воды}} \cdot g \cdot V_{\text{погр}}$. Так как погружен ровно один брусок, $V_{\text{погр}} = V_{\text{бруска}}$. $20 = 1000 \cdot 10 \cdot V_{\text{бруска}} \Rightarrow V_{\text{бруска}} = 0.002\text{ м}^3$. **Проверка утверждений:** 1) $\rho_{\text{материала}} = \frac{m}{V} = \frac{1}{0.002} = 500\text{ кг/м}^3$. **Неверно** (условие 1000 кг/м³ — это плотность воды). 2) Сила Архимеда равна силе тяжести всей системы: $F_A = (1+1) \cdot 10 = 20\text{ Н}$. **Верно**. 3) Плотность керосина меньше плотности воды. Чтобы создать ту же выталкивающую силу ($20\text{ Н}$), брускам нужно погрузиться глубже. **Верно**. 4) Масса системы станет $2.5\text{ кг}$, $F_{\text{тяж}} = 25\text{ Н}$. Максимальная сила Архимеда при погружении обоих брусков (общий объем $2V = 0.004\text{ м}^3$): $F_{A\text{max}} = 1000 \cdot 10 \cdot 0.004 = 40\text{ Н}$. Так как $25 < 40$, система утонуть не может. **Неверно**. 5) Если добавить третий брусок, масса станет $3\text{ кг}$, $F_{\text{тяж}} = 30\text{ Н}$. $30 = 1000 \cdot 10 \cdot V_{\text{погр}} \Rightarrow V_{\text{погр}} = 0.003\text{ м}^3$. Это $1.5$ объема бруска. Значит, погружение увеличится на $0.5$ высоты бруска ($0.5 \cdot 5\text{ см} = 2.5\text{ см}$), а не на $5\text{ см}$. **Неверно**. **Ответ: 2, 3.**

Другие решения

Что ещё задавали пользователи