BelPhO 1995, Заключителен етап, 9–11 клас — Задача 9-3
Белорусская республиканская олимпиада по физике (Лида, 1995 г.)
Условие
В высокий цилиндрический сосуд радиусом до уровня налита жидкость плотностью . В сосуд помещают сплошной однородный цилиндр радиусом , высотой и плотностью , который свободно плавает на поверхности. На него ставят другой такой же цилиндр. И так далее. При каком минимальном количестве цилиндров, нижний цилиндр “пирамиды” достанет дна? Жидкость из сосуда не выливается, ось “пирамиды” остается все время вертикальной.
Отговори
- Число цилиндров равно целой части числа R²ρh/((R² − r²)ρc l) плюс еще один (если L = R²ρh/((R² − r²)ρc) делится на l нацело — ровно L/l).
Решение
Пусть длина всей пирамиды, которая коснулась дна, есть . Запишем условие плавания тел

или
где – подъем уровня жидкости, вследствие вытеснения ее цилиндрами. После сокращения получим
Условие несжимаемости жидкости позволяет написать второе уравнение
из (1) и (2) следует, что
Теперь совсем просто подсчитать число цилиндров в колонне
причем, если нацело делится на , то это и будет ответ в задаче. Если же в результате деления мы получаем дробное число, то ответом будет следующее утверждение: число цилиндров равно целой части числа плюс еще один.
Оригинал в Архива: 1995problems.pdf · официални решения: 1995solutions.pdf