Вес в воде меньше из за выталкивающей силы (силы Архимеда) Fa=F₁-F₂, где Fa - сила Архимеда, F₁=20Н вес тела в воздухе, а F₂ =18,75Н вес тела в воде Fa=ρ₀Vg, где ρ₀ = 1000 кг/м³ - плотность воды, V- объем короны, g=9,8 м/с² -ускорение свободного падения отсюда получаем объем короны V=Fa/(ρ₀g)
F₁= ρVg, где ρ - плотность сплава короны ρ=F₁/(Vg)=F₁/(gFa/(ρ₀g))=F₁/(Fa/ρ₀)=ρ₀F₁/Fa=ρ₀F₁/(F₁-F₂)= =1000 кг/м³*20H/(20H-18,75H)=16000кг/м³
теперь найдем, сколько в короне было золота, а сколько серебра Пусть m₁ и m₂ - массы золота и серебра в короне, а V₁ и V₂- объемы золота и серебра в короне ρ₁ = 20000кг/м³ - плотность золота ρ₂ = 10000кг/м³ - плотность серебра тогда m₁=ρ₁V₁ и m₂=ρ₂V₂ (m₁ + m₂)g=F₁ или (ρ₁V₁+ ρ₂V₂)g=F₁ V₁+V₂=V
итак получаем систему из двух уравнений (ρ₁V₁+ ρ₂V₂)g=F₁ V₁+V₂=V c двумя неизвестными-V₁ и V₂ V₂=V-V₁ (ρ₁V₁+ ρ₂(V-V₁))g=F₁ ρ₁V₁+ ρ₂V-ρ₂V₁=F₁/g ρ₁V₁-ρ₂V₁=F₁/g-ρ₂V V₁(ρ₁-ρ₂)=F₁/g-ρ₂V V₁=(F₁/g-ρ₂V)/(ρ₁-ρ₂)=(F₁/g-ρ₂Fa/(ρ₀g))/(ρ₁-ρ₂)=(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂) m₁=ρ₁V₁=ρ₁(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂)=ρ₁(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂)= =20000кг/м³*(20H-10000кг/м³* (20H-18,75H)/1000кг/м³)/9,8 м/с²*(20000кг/м³-10000кг/м³)=20000кг/м³*(20H-10* 1,25H)/9,8 м/с²*10000кг/м³=2*(20H-10* 1,25H)/9,8 м/с²=1,53 кг
m₂=m-m₁=F₁/g-m₁=20H/9,8 м/с²-1,53 кг=0,511 кг
ответ: плотность короны 16000кг/м³, масса золота в ней 1,53 кг, а масса серебра 0,511
Из формулы потенциальной энергии видно, что нулевой уровень её будет только в одной точке с координатами (0;0;0). чем дальше частица от этой точки, тем выше её потенциальная энергия. ещё одно замечание связано с тем, что работа силы поля равна разности потенциальных энергий в конце и начале пути. теперь можно подставить значения координат точек и посчитать потенциальную энергию двух этих положений U1=18; U2=18; => работа на данном пути равна нулю. это полно представить так, что вокруг точки (0;0;0) есть области с одинаковыми уровнями энергии, если бы в формуле энергии небыло бы двойки перед х^2 то эта область имела бы форму сферы, а так она будет иметь такую каплевидную фору симметричную относительно оси Ох. эта область как раз будет характеризоваться тем, что работа потенциальной силы в этой области будет равна нулю
