Имеется два сосуда с водой. В первом сосуде плавает кусок льда, внутри которого находится кусочек свинца, а во втором — кусок льда, внутри которого находятся пузырьки воздуха. Как изменится уровень воды в каждом из сосудов, когда лёд растает? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности были использованы.
1 способ
Т.к. кусок льда со свинцом внутри имеет большую массу, чем обычный кусок льда. То он будет погружен глубже и, следовательно, уровень воды будет выше, чем в случае со льдом. Тогда после того, как лед растает уровень воды понизится, т.к. свинец не изменяет уровень воды, потому что его погруженный объём в 1 и 2 случае не изменится, а из написанного выше уровень воды с куском льда, внутри которого свинец, выше, чем просто в случае с куском льда.
В случае с пузырьками воздуха его масса меньше, чем куска льда и ,следовательно, этот кусок будет погружен меньше, чем обычный кусок льда. Но понятно, что массой пузырьков воздуха можно пренебречь, значит этот случай эквивалентен обычному погружению куска льда. Следовательно, уровень воды не изменится.
2 способ
Рассмотрим случай с обычным льдом:
где — масса льда,
— сила Архимеда.
где — плотность воды,
— объём погруженной части
=
где
— объём льда.
Получается после того, как лёд растаял он будет занимать объём погруженной части. Следовательно, уровень жидкости не изменится.
В случае с пузырьками воздуха ничего не измениться,т.к. массой пузырьков воздуха можно пренебречь по сравнению с массой льда.
Рассмотрим случай со свинцом
где — масса свинца
, где
— плотность свинца.
В случае со свинцовым шариком,когда лёд растает шарик утонет, следовательно его объем будет равен объему вытесненной воды,а когда он находится во льде и плавает на воде он вытесняет больший объем,чтобы держаться на плаву, следовательно при таяние льда и погружении шарика под воду уровень воды уменьшится