Плотность гранита: ρ₁ = 2670 кг/м³
Плотность чугуна: ρ₂ = 7000 кг/м³
Так как массы шаров одинаковы, то объем чугунного шара меньше объема гранитного:
ρ = m/V
ρ₂ > ρ₁ => V₂ < V₁
Очевидно, что выталкивающая сила в воде будет больше у шара с бо'льшим объемом. Тогда при погружении шаров воду:
P'₁ = P₁ - Fₐ₁ = P₁ - ρ(в)gV₁
P'₂ = P₂ - Fₐ₂ = P₂ - ρ(в)gV₂
Так как Р₁ = Р₂ и ρ(в)gV₁ > ρ(в)gV₂, то:
P'₁ < P'₂
Таким образом, при погружении весов в воду чашка с чугунным шаром перевесит чашку с гранитным.
• определим ускорение шарика из уравнения динамики (так как пластина и шарик разноименно заряженные, то вектор Кулоновской силы направлен вниз - они притягиваются):
○ F + mg = ma
○ a = ((E q)/m) + g
• скорость шарика перед столкновением определим из уравнения кинематики:
○ h = (v² - v0²)/(2a)
○ v = √(v0² + 2ah)
○ v = √(v0² + 2h (((E q)/m) + g))
• количество теплоты, выделяемое на пластине:
○ Q = (m v²)/2
○ Q = m (0.5 v0² + h (((E q)/m) + g))
○ Q = 4*10^(-2)*(0.5*4 + 0.1*(2.5 + 9.8)) = 0.1292 Дж ≈ 0.13 Дж