Железный коробок в сосуде с водой

Задача №1

В сосуде с водой плавает железный коробок, ко дну которого с помощью нити подвешен стальной шар. Шар не касается дна сосуда. Как изменится высота уровня воды в сосуде, если нить, удерживающая шар оборвётся?

Ответ:

Задача №2

В стакане с водой плавает кусок льда. Как будет меняться уровень воды в стакане по мере таяния льда? Ответ поясните.

Ответ: уровень меняться не будет. Масса воды, вытесненная плавающим льдом, в точности равна массе льда. При таянии лёд превращается в воду той же массы и занимает тот же объём, что и вытесненная первоначально вода.

Задача №3

Шарик лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду (см. рисунок). Как изменится сила давления камня на дно, если сверху налить керосин (керосин не смешивается с водой). Ответ поясните.

Ответ: сила давления не изменится. Модуль силы давления равен разности действующей на камень силы тяжести и архимедовой силы. При наливании керосина эти силы не меняются.

Задача №4

Объясните явление, которое вы сейчас увидите.(В стакан с газированной водой опустить виноград, который периодически то опускается в газировку, то поднимается вверх.

Задача №5

В сосуде с водой плавает брусок изо льда, на котором лежит деревянный шар. Плотность вещества шара меньше плотности воды. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лёд растает.

Ответ:

Задача №6

В сосуде с водой плавает кусок льда, внутри которого находится кусок свинца. Изменится ли уровень воды в сосуде, когда лёд растает?

Ответ: так как кусок льда со свинцом имеет массу, большую, чем кусок чистого льда того же объёма, то он глубже погружён в воду, чем чистый кусок льда, и вытесняет больший объём воды, чем тот, который займёт вода, образовавшаяся при таянии льда(см. задачу №2). Поэтому, когда лёд растает, уровень воды понизится (кусок свинца при этом упадёт на дно, но его объём остаётся прежним, и он непосредственно уровня воды не изменяет).

Задача №7

Сосуд с водой уравновешен на весах. Изменится ли равновесие, если опустить палец в воду, не касаясь при этом дна сосуда?

Ответ: на погружённый в воду палец будет действовать выталкивающая сила со стороны воды. Сила, равная и противодействующая ей, по третьему закону Ньютона будет действовать на дно сосуда. Равновесие нарушится, и чашка весов, на которой стоит сосуд, опустится.

Задача №8

Изменится ли уровень воды в сосуде, если нить, удерживающую стальной шарик, удлинить так, чтобы шарик полностью погрузился в воду?

Ответ: не изменится.

Задача №9

Стальной кубик плавает в ртути. Изменится ли погружение кубика в ртуть, если сверху долить воды?

Ответ: глубина погружения в ртуть уменьшится, так как возрастает выталкивающая сила за счёт вытесненной воды шариком.

Задача №10

Подумайте, почему не может действовать этот вечный двигатель? (см. на рисунок)

Ответ: чтобы бесконечный канат вращался, цилиндрики должны входить в водяной бассейн ящика снизу и покидать его сверху. Но ведь, вступая в бассейн, цилиндрики должны преодолевать давление столба воды определённой высоты, что невозможно.

Задача №11

Что произойдёт с уровнем воды в озере, если из лодки, плавающей в нём, рыбак случайно уронил топор в воду?

Ответ: когда топор находится в лодке, он вытесняет объём воды, масса которого равна массе топора. Поскольку плотность топора больше плотности воды, объём вытесненной воды больше объёма топора. Лёжа на дне озера, топор вытесняет объём воды, равный лишь его собственному объёму. Поэтому уровень воды в озере понизится.

P.S. Эту задачу как-то предложили знаменитым физикам Гамову, Оппенгеймеру и Блоху, и … все трое ответили неверно.

Задача №12

В стакане, наполненном до краёв водой, плавает кусок льда. Перельётся ли вода через край, когда лёд растает? Что произойдёт, если в стакане находится не вода , а более плотная жидкость(ртуть) или менее плотная жидкость?

Ответ: когда вода, то нет. Если в стакане находится более плотная, чем вода, то объём воды, образовавшейся после таяния льда, будет больше, чем объём жидкости, вытесненной льдом, и вода перельётся через край. Наоборот, в случае менее плотной жидкости, после того как лёд растает, уровень жидкости понизится.

Источник