НПСФ 2009, 9. клас — Задача 2. Обърната чаша, потапяна във вода

Национално пролетно състезание по физика, 28 февруари 2009 г., Велинград — Тема 9 клас · 28 февруари 2009 г. · 10 т.

Условие

На каква дълбочина трябва да се потопи във вода тънкостенна чаша, обърната с дъното нагоре, така че да потъне под действие на собствената си тежест. Масата и обема на чашата са съответно $m = 100\ \mathrm{g}$ и $V = 200\ \mathrm{m}\ell$. Атмосферното налягане е $p_0 = 10^5\ \mathrm{Pa}$. Плътността на водата е $\rho = 10^3\ \mathrm{kg/m^3}$. Земното ускорение е $g = 10\ \mathrm{m/s^2}$.

Указание: Приемаме, че чашата се потапя във водата много бавно, като във всеки момент чашата и намиращата се в нея вода са в равновесие. Приемете също така, че температурата на въздуха в чашата се запазва при потапянето на чашата.

а) Определете посоката на външната сила, която трябва да действа на чашата в началния етап на потопяването. [3 т.]

б) Опишете как ще се промени големината на силата на изтласкване (архимедовата сила) с увеличаването на дълбочината на потапяне на чашата. [2 т.]

в) На каква дълбочина трябва да се потопи във вода тънкостенна чаша, обърната с дъното нагоре, така че да потъне под действие на собствената си тежест. [5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: proletni_2009_9problems.pdf · официални решения: proletni_2009_9solutions.pdf