Задача #1172 ← →
Деревянный брусок плавает на поверхности воды в миске. Миска покоится на поверхности Земли. Что произойдет с глубиной погружения бруска в воду, если миска будет стоять на полу лифта, который движется с ускорением, направленным вертикально вверх? Ответ поясните, используя физические закономерности.
Решение
Примечание
-
Почти во все решения этой задачи, которые можно найти в интернете, перекочевала из критериев (эта задача встречалась на ЕГЭ) следующая фраза:
«Когда брусок, вода и миска покоятся относительно друг друга, но движутся с ускорением относительно Земли, одна и та же сила Архимеда вместе с силой тяжести сообщает одно и то же ускорение как плавающему бруску, так и воде в объеме, вытесненном бруском, что приводит к соотношению: откуда следует, что и при движении относительно Земли с ускорением масса бруска и масса вытесненной им воды одинаковы. Поскольку масса бруска одна и та же, масса вытесненной им воды в обоих случаях одинакова. Вода практически несжимаема, поэтому плотность воды в обоих случаях одинакова. Значит, объем вытесненной воды не изменяется, глубина погружения бруска в лифте остается прежней.»
Лично мне этот абзац ничего не объясняет. Я его не понимаю.
-
Возможно объяснение из более общих принципов. Согласно общей теории относительности, никакими экспериментами в лифте невозможно установить, чем вызван вес тела в лифте — ускорением лифта или силой тяжести. Таким образом, ситуация с направленным вверх ускорением лифта эквивалентна переезду на планету, создающую гравитационное поле напряженностью Ясно, что сила Архимеда на этой планете будет иметь величину а компенсируемая ею сила тяжести равна Значит, погруженный объем не изменится.