5. Как в сосуде, содержащем керосин, расположатся три сплошных шарика: пробковый, парафиновый, стальной? Ответ обоснуйте. Сделайте рисунок. Изобразите на рисунке силы, действующие на тела различной плотности, погружённые в жидкость.

Решение:

В сосуде с керосином три шарика расположатся в зависимости от их плотности относительно плотности керосина. Керосин имеет плотность около 0.8 г/см³.

• Пробковый шарик (плотность ~ 0.24 г/см³) будет плавать на поверхности керосина, так как его плотность меньше плотности керосина.
• Парафиновый шарик (плотность ~ 0.9 г/см³) будет погружен частично, но при этом будет плавать, так как его плотность лишь немного больше плотности керосина.
• Стальной шарик (плотность ~ 7.85 г/см³) утонет, так как его плотность значительно больше плотности керосина.

Рисунок:

Представьте сосуд с керосином. На поверхности плавает пробковый шарик. Под ним, частично погрузившись, находится парафиновый шарик. На дне сосуда лежит стальной шарик.

Силы, действующие на тела:

На каждое тело действуют две основные силы:

• Сила тяжести (Fт) — направлена вертикально вниз, равна произведению массы тела на ускорение свободного падения (mg).
• Сила Архимеда (FА) — выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, равная весу вытесненной жидкости.

Обоснование положения шариков:

• Пробковый шарик: FА > Fт (плавает на поверхности).
• Парафиновый шарик: FА ≈ Fт (плавает, частично погрузившись).
• Стальной шарик: FА < Fт (тонет).