Для начала посчитаем объемы отсеков, заполненных газом до и после переворотов, учитывая объем ртути: L1=0.6 м, L2=0.3 м После переворотов: L1'=0.54 м, L2'=0.36 м Так как площадь сосуда постоянна, а для расчетов будем использовать закон Бойля-Мэриота, то площадь сечения сосуда сократится, запишем систему из двух уравнений Бойля-Мэриота для первого и для второго отсеков: 1)0.3po=0.54p' 2)0.6po=0.36(p'+pgh) если состав трубки пребывает в спокойствии, то давление верхнего отсека равно давлению нижнего, исходя из простого равенства сил, тогда давление в нижнем отсеке равно сумме давлений верхнего отсека и столбика ртути. Разделим уравнения друг на друга и найдем таким образом p': 0.72p'=0.36pgh p'=20 400Па Тогда из первого уравнения несложно получить: po=0.54*20400/0.3=36720Па
Распишем формулу архимедовой силыF(a) = ро(ж) * V * gро(ж) - плотность жидкости, в которую погружено тело, в данном случае вода = 1000 кг/м^3V - объём вытесненной жидкости, соответствует объёму погруженной части предмета = 0.004 м ^3Находим архимедовую силуF(a) = 1000 кг/м^3 * 0.004 м^3 * 10 Н/кг = 40 НТеперь находим вес камня в воздухеP = mg = 10 кг * 10 Н/кг = 100 Н Чтобы найти вес камня в воде, нужно из веса камня в воздухе вычесть архимедовую силу. Запишем это формулойP(в воде) = P( в воздухе) - F(а) = 100Н - 40Н = 60Нответ: F = P = 60H
Решение во вложении: