Если вы видите это сообщение, значит, произошла проблема с загрузкой файлов в стилей (CSS) нашего сайта. Попробуйте сбросить кэш браузера (Ctrl+F5). Если это не поможет, а вы находитесь в регионе, где возможны ограничения интернет-трафика с российских серверов - воспользуйтесь VPN.
2
Полый металлический шар будет плавать или тонуть в воде, если в нем вакуум?
Вопрос на уровне школьного курса физики. Задачу сознательно упростил, убрав из условия ряд существенных деталей, но для правильного ответа достаточно будет привести очень простые рассуждения.
Зачем рассуждать безрезультатно. В подобном виде задача решения не имеет.— 10 лет назад
il63
[150K]
Вакуум легко заменить воздухом, от этого мало что изменится.— 10 лет назад
BAU
[121K]
При данной постановке задачи можно организовать так, что при замене вакуума воздухом шар будет тонуть. Так что изменится много.— 10 лет назад
il63
[150K]
Это очень "тонки" эксперимент, потому что литр воздуха весит 1,3 г, а литр металла - порядка 10 кг. Разница о много тысяч раз. Сделать такой шар будет исключительно трудно. И не известно, выдержат ли его стенки (они же должны быть тонкими) атмосферное давление в случае вакуума внутри. Кстати, интересно посчитать, какая толщина должна быть у стенок полого медного шара, чтобы он плавал. Будет ли она зависеть от диаметра?— 10 лет назад
irine
[234K]
Dmitry68! Вы правильный ответ сообщите хоть или нет, а то заинтриговали тут...:)— 10 лет назад
il63
[150K]
Здесь было несколько "правильных" ответов, которые все же различаются.— 10 лет назад
irine
[234K]
Хотелось бы всё же прочесть конкретный и именно "авторский" вариант ответа— 10 лет назад
il63
[150K]
Для этого нужно указать материал и диаметр. От них и зависит ответ. И нужен, конечно, калькулятор, извлекающий кубические корни.— 10 лет назад
Dmitry68
[135K]
Уважаемый il63 верно указывает, что ответ зависит от конкретных данных. Пользуюсь случаем поблагодарить его за то, что он развил данную тему и сформулировал более четкую задачу, которая вызвала активное и плодотворное обсуждение (http://www.bolshoyvopros.ru/questions/1704766-kakova-dolzhna-byt-tolschina-stenok-mednogo-shara-chtoby-on-plaval-v-vode.html). Что касается авторского ответа, то он следующий. Условием плавучести предмета является то, что отношение его объема к массе должно быть менее 1 г/см3 (плотность воды). Поскольку плотность большинства металлов более 1 (шары из лития, натрия и калия я не рассматривал по очевидным причинам), а вакуума - 0, то можно подобрать такие параметры, при которых шар будет плавать. Задача была придумана мной для того, чтобы проиллюстрировать встречающееся иногда ошибочное объяснение, что плавучесть полых тел обусловлена заключенным внутри них воздухом - в данном случае воздуха нет, а плавучесть есть.— 9 лет назад
irine
[234K]
То есть, считаете, что вовсе не любой шар, ранее держащийся на плаву с воздухом внутри, не утонет, если этот воздух из него откачать ?— 9 лет назад
Dmitry68
[135K]
Откачивание воздуха уменьшает вес, и, соответственно, не уменьшает, а только увеличивает плавучесть.— 9 лет назад
irine
[234K]
Так ведь это и есть самый простой ответ на Ваш вопрос:))— 9 лет назад
il63
[150K]
Нет, это не ответ. Откачивание воздуха уменьшает, конечно, вес шара, но он же все равно может утонуть! Заодно хочу в ответном слове поблагодарить Дмитрия за благожелательное отношение к моим комментариям (напоминает речи на научной конференции :). А задачу можно решить так. Пусть внешний диаметр 10 см, толщина стенки х, шар из серебра 720-й пробы (плотность ровно 10 г/см3). Тогда условие плавучести получается из уравнения х3 - 30х + 300х - 100 = 0. Если х меньше нужного корня, шар будет плавать. Прикидка на пальцах показывает, что х (толщина стенки) в данном случае где-то около 0,35 см.— 9 лет назад
il63
[150K]
Более точное решение дает 0,345. Так что без всякого компьютера и калькулятора я получил очень хорошее приближение.— 9 лет назад
Dmitry68
[135K]
Та же ошибка, что и у меня ранее. 0.345 - это не толщина стенки, а разность внешнего и внутреннего диаметров, т.е. двойная толщина стенки— 9 лет назад
il63
[150K]
Я вроде делил пополам разность диаметров, когда составлял уравнение. Но, видимо, где-то ошибся. Действительно, если толщина стенки вдвое меньше, то при тех же условиях объем внешнего шара 523,3 см3 (выталкивающая сила 523,3 г), объем внутренней полости 471 см3, разность объемов (объем металла) = 52,3 см3, вес металла 523 г. Совпадает с выталкивающей силой. А если взять толщину стенки 0,345 см, вес металла получится больше 1 кг. Я же писал, что это "заколдованная задача".— 9 лет назад
все комментарии (еще 11)
комментировать
1
Если вес шара меньше, чем вес воды при равных объёмах, то шар будет плавать. В противном же случае - потонет. При равенстве весов - будет находится во взвешенном состоянии.
Всё это следует из всем известного закона Архимеда.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
1
А что, собственно,тяжелее- воздух или его отсутствие?
Смею предположить, что воздух, сколько бы он ни весил:)
Значит, вакуум будет легче воздуха.
То есть, при одном и том же шаре(форма, объём) , но с откачанным воздухом, шар тонуть тем более не должен
1
Будет зависеть от удельного веса шара.
От его диаметра,материала,от толщины стенок.
Удельный вес алюминиевого шара будет существенно отличаться от удельного веса шара из плутония.
Соответственно,выталкивающая сила воды будет разной.
BAU
[121K]
При этом из плутония можно сделать полый шар с удельным весом меньше, чем у алюминиевого.— 10 лет назад
Венгр
[291K]
Например,аквалангисты используют явление из вопроса автора. Они так подбирают вес грузов на поясе,чтобы после израсходования воздуха (а он тоже имеет вес) из баллонов они становились бы "недогруженными",и выталкивающая сила воды помогала бы им всплывать.В начале погружения опытный аквалангист несколько перегружен,и это правильно,ведь ему нужно "утонуть".— 10 лет назад
il63
[150K]
Все-таки в баллонах аквалангистов не тот воздух, плотность которого всего 1,29 г/л при н.у. Сжатый воздух намного тяжелее. Если принять, что воздух - идеальный газ даже при 150 атм (Ван-дер-Ваальс простит), то его плотность должна быть около 200 г/л! В реальности, конечно, меньше, но все же его масса в баллоне ощутима. В металлическом же шаре воздух при обычном давлении, потому его весом можно пренебречь.— 10 лет назад
комментировать
0
Нельзя ответить на данный вопрос, не знаю размеров шара, не зная его массы. На шар в данной ситуации будет действовать выталкивающая сила (сила Архимеда). Только зная объем и массу шара можно ответить на данный вопрос. Так как сила Архимеда зависит от объема тела, а масса нужна для сравнения ее с силой выталкивания тела из воды. Сосчитав силу Архимеда, можно делать вывод о том будет шар тонуть, или останется плавать на поверхности. Можно даже рассчитать на сколько он погрузится в воду, если не утонет.
il63
[150K]
Я такой расчет провел (см. выше), хотя и удвоил толдщину стенки. Получилось, что если плотность металла 10 г/см3, а внешний диаметр 10 см, то шар будет плавать, если толщина стенки 1,7 мм или меньше. Воздух в таком шаре весит около 0,7 г, а сам шар весит 523 г. Вот и видна роль воздуха или вакуума внутри.— 9 лет назад
комментировать
0
Я - гуманитарий, в школе по физике и математике учился не очень хорошо, да и было это очень давно. Но попробую ответить.Думаю, неважно, заполнен этот шарик воздухом или в нем вакуум, но если его объем будет превышать удельный вес, то шар скорее всего не потонет. Например, если из трюма металлического корабля выкачать воздух и создать вакуум, он вряд ли пойдет ко дну.
Rafail
[137K]
Оно и видно. "...но если его ОБЪЁМ будет превышать УДЕЛЬНЫЙ ВЕС..."Объём и вес. даже если и удельный - это разные характеристики, у них разные размерности и даже относятся они к разным объектам. Объём относится к телу, а удельный вес (хотя правильнее было бы сказать плотность, так как понятие удельный вес в физике используется крайне редко) - к материалу.— 10 лет назад
Sensor
[306K]
Да, я не силен в терминологии, но Вы же поняли, что я хотел сказать?Если в результате объема шара выталкивающая сила будет мощнее силы тяжести, шар поплывет.— 10 лет назад
комментировать
0
При ряде условий шар будет плавать, при ряде - тонуть. Можно подобрать условия при котором вакуумированный шар будет плавать, а заполненный воздухом - тонуть.
Dmitry68
[135K]
Совершенно верно, но критерии Вами не определены, так что данный ответ является бессодержательным.— 10 лет назад
BAU
[121K]
Критерии определяются постановщиком задачи.— 10 лет назад
Dmitry68
[135K]
Постановщик задачи а) указал, что опущены существенные условия и б) предложил привести рассуждения.— 10 лет назад
BAU
[121K]
Вроде вопрос звучит "Полый металлический шар будет плавать или тонуть в воде, если в нем вакуум?" Ответ - задача решения не имеет, потрудитесь сформулировать условия точнее. Умение четко формулировать вопрос показывает знание предмета о котором идет разговор. Например в данном вопросе опущено главное существенное условие - положение Луны на небосводе. Очевидно, что гравитационное взаимодействие шара и Луны влияет на его способность плавать.— 10 лет назад
Dmitry68
[135K]
Уважаемый BAU, Ваш ответ "зачем рассуждать безрезультатно?" был оперативно прочитан и немедленно принят к сведению.— 10 лет назад
il63
[150K]
Пример с Луной, видимо, шутка, но в вопросе можно было указать, например, какой металл и каков его внешний диаметр. А поскольку этого не было, тут волевым усилием предположили, что шар медный. И посчитали также зависимость толщины стенок от диаметра шара. Понятно, что если стенка тоще рассчитанной, шар потонет, а если тоньше, будет плавать. А что внутри - вакуум или воздух, значения почти не имеет.— 10 лет назад
