Плотность гранита: ρ₁ = 2670 кг/м³
Плотность меди: ρ₂ = 8900 кг/м³
Так как массы шаров одинаковы, то объем медного 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 медным шаром перевесит чашку с гранитным.
Масса поднятого груза mв + mведра = 10,5 кг
Работа по поднятию ведра с водой A₁ = (mв + mведра)*g*h = 10,5 кг * 10 м/с² * 20 м = 2100 Дж
Для поднятия цепи нужно поднять ее центр тяжести
A₂ = P * h / 2 = 100 Н * 10 м = 1000 Дж
A = A₁ + A₂ = 2100 Дж + 1000 Дж = 3100 Дж = 3,1 кДж