выталкивающая сила Fa, Н (сила Архимеда) прямо пропорциональна объему тела V, м³, погруженного в жидкость. Объем выражается через массу m, кг и плотность материала (фарфора) ρ_ф=2300 кг/м³:
V=m/ρ_ф;
т.к. шар имеет полость (пустоту), то внешний объем при той же массе вычислим из уравнения:
Не совсем ясно, где "должен падать"? Эффект п.в.о. возможен только из более плотной (стекло, n=1.5) в менее плотную среду (вода, n=1.33). Порешал оба случая (фото): 1) угол полного внутреннего отражения из стекла в воду А'отр=Апад=62.5°. При нем Впрел=90°, т.е. преломленный в воде исчезает -п.в.о. в стекле. Подобное возможно и из стекла в воздух, угол п.в.о. в стекле =41.8°;
2) из воздуха в стекло и далее в воду не получится -создать Апрел=62.5° из воздуха (n=1) невозможно: угол Гпад УЖЕ 90°, а Апрел ЕЩЕ только =48.8°, а надо 62.5.
Вывод: источник луча д.б. в стекле и светить под углом 62.5° (к нормали)
2,7 Н
Объяснение:
выталкивающая сила Fa, Н (сила Архимеда) прямо пропорциональна объему тела V, м³, погруженного в жидкость. Объем выражается через массу m, кг и плотность материала (фарфора) ρ_ф=2300 кг/м³:
V=m/ρ_ф;
т.к. шар имеет полость (пустоту), то внешний объем при той же массе вычислим из уравнения:
m=(V-v)*ρ_ф, где
v - объем полости, м³
m/ρ_ф=V-v;
V=m/ρ_ф+v
Итак:
Fa=ρ*g*V, где
ρ - Плотность воды, кг/м³
g - ускорение свободного падения, g≅10 м/с²
Fa=ρ*g*(m/ρ_ф+v);
Fa=1000*10*(0,5/2300+50*10⁻⁶)=10⁴*(2,67*10⁻⁴)≅2,7 (Н)