Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

Valter edited
revision #20345 parent #15233 ← older
@@ -1,15 +1,39 @@
### Условие
−$4.2.12.$ Определите силу натяжения нити, связывающей два шарика объема
−10 см^3 каждый, если верхний шарик плавает, наполовину погрузившись в воду.
−Нижний шарик в три раза тяжелее верхнего.
+$4.2.12.$ Определите силу натяжения нити, связывающей два шарика объема 10 см³ каждый, если верхний шарик плавает, наполовину погрузившись в воду. Нижний шарик в три раза тяжелее верхнего.
+![К задаче $4.2.12$|285x372, 50%](../../img/4.2.12/Снимок экрана 2026-08-26 193827.png)
+
### Решение
−![К задаче $4.2.12$|3098x1974, 100%](../../img/4.2.12/№ 4.2.12.png)
+![Анализ сил|332x398, 50%](../../img/4.2.12/Снимок экрана 2026-08-26 193833.png)
−#### Ответ
+<b>1. Уравнение для верхнего шарика</b>\
+На верхний шарик действуют сила тяжести $m_{\uparrow}g$, сила натяжения нити $T$ (направлена вниз) и выталкивающая сила Архимеда $F_{\uparrow}$ (направлена вверх). Так как шарик погружен ровно наполовину, сила Архимеда равна $F_{\uparrow} = \rho_0 g \frac{V}{2}$, где $\rho_0$ — плотность воды. Условие статического равновесия:
+$$m_{\uparrow} g + T = \rho_0 g \frac{V}{2} \quad (1)$$
−$T$ = 12 мН = 1,2*10^(-2) Н.
+<b>2. Уравнение для нижнего шарика</b>\
+На нижний шарик действуют сила тяжести $m_{\downarrow}g$, сила натяжения нити $T$ (направлена вверх) и сила Архимеда $F_{\downarrow}$ (так как он погружен полностью, $F_{\downarrow} = \rho_0 g V$). Условие равновесия:
+$$m_{\downarrow} g = T + \rho_0 g V \quad (2)$$
+<b>3. Решение системы уравнений</b>\
+По условию задачи нижний шарик в три раза тяжелее верхнего, следовательно, $m_{\downarrow} = 3 m_{\uparrow}$.
+Выразим силу тяжести верхнего шарика из уравнения $(1)$:
+$$m_{\uparrow} g = \rho_0 g \frac{V}{2} - T \quad (3)$$
+Разделим уравнение $(2)$ на уравнение $(3)$, учитывая соотношение масс ($m_{\downarrow} = 3 m_{\uparrow}$):
+$$\frac{3 m_{\uparrow} g}{m_{\uparrow} g} = \frac{\rho_0 g V + T}{\rho_0 g \frac{V}{2} - T}$$
+$$3 = \frac{\rho_0 g V + T}{\rho_0 g \frac{V}{2} - T}$$
+
+Решим полученное уравнение относительно силы натяжения $T$:
+$$3 \left( \rho_0 g \frac{V}{2} - T \right) = \rho_0 g V + T$$
+$$\frac{3}{2} \rho_0 g V - 3T = \rho_0 g V + T$$
+$$4T = \frac{1}{2} \rho_0 g V$$
+$$T = \frac{\rho_0 g V}{8}$$
+
+<b>4. Расчет</b>\
+Подставим числовые значения: $\rho_0 =$ 1000 кг/м³, $V =$ 10 см³ = 10⁻⁵ м³, $g =$ 9,8 м/с².
+$$T = \frac{1000 \cdot 9,8 \cdot 10^{-5}}{8} = 1,225 \cdot 10^{-2} \text{ Н}$$
+
+#### Ответ
+$$T \approx 1,2 \cdot 10^{-2} \text{ Н}$$