К телу, имеющему внутреннюю герметичную полость, на невесомой нерастяжимой нити привязан сплошной шарик. Система «тело + шарик» плавает в сосуде с жидкостью, не касаясь стенок и дна сосуда. Плотность материала тела и шарика 1,6 г/см3, плотность жидкости 800 кг/м3, объем полости составляет 3/4 объема тела, объем шарика равен 1/4 объема тела. Исходя из условия задачи, выберите все верные утверждения.
1. Модуль силы Архимеда, действующей на тело, больше модуля силы Архимеда, действующей на шарик.
2. Модуль силы натяжения нити меньше модуля силы тяжести, действующей на шарик.
3. Модуль силы натяжения нити равен модулю силы тяжести, действующей на тело.
4. Модуль силы тяжести, действующей на шарик, меньше модуля силы тяжести, действующей на тело.
5. Объем погруженной части тела равен 3/4 объема этого тела.
Плотность шарика 1,6 г/см3 = 1600 кг/м3, она больше плотности жидкости 800 кг/м3, значит, шар будет тонуть в такой жидкости. Поскольку тело на 3/4 пустое, его средняя плотность равна и, значит, тело будет плавать в жидкости. Если бы к телу не был привязан шарик, то оно бы плавало, погрузившись на
своего объема. Из-за шарика погруженная часть будет больше. Найдем ее.
Объем шарика составляет 1/4 от объема тела, значит, средняя плотность системы «тело + шарик» равна Погруженная часть системы составит
а над поверхностью будет
от суммарного объема (
объема тела), то есть
объема тела.
В итоге заключаем, что шарик полностью погружен в жидкость, а тело плавает, погруженное на 3/4 своего объема.
Теперь проверим утверждения. Обозначим объем тела за
1. Сила Архимеда, действующая на тело, равна а сила Архимеда, действующая на шар,
(первое утверждение верно).
2. На шарик действуют сила Архимеда, сила тяжести и сила натяжения нити. Поскольку шар находится в покое, то по второму закону Ньютона то есть
(второе утверждение верно).
3. На тело действуют сила Архимеда, сила тяжести и сила натяжения нити. Поскольку тело находится в покое, то по второму закону Ньютона то есть
(третье утверждение неверно).
4. Сила тяжести, действующая на шар, Сила тяжести, действующая на тело,
(четвертое утверждение неверно).
5. Объем погруженной части тела равен 3/4 его объема (утверждение 5 верно).
Ответ: 125.

