Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

Valter правка от
правка #20212 предыдущая #14874 ← раньше
@@ -1,15 +1,29 @@
### Условие
−$4.2.10.$ Определите силу натяжения нижней лески у поплавка, изображенного на рисунке, если поплавок погружен в воду на две трети своей длины. Масса поплавка 2 г.
+$4.2.10.$ Определите силу натяжения нижней лески у поплавка, изображенного на рисунке, если поплавок погружен в воду на две трети своей длины. Масса поплавка $2 \text{ г}$.
+![К задаче $4.2.10$|176x229, 50%](../../img/4.2.10/Снимок экрана 2026-08-22 000539.png)
+
### Решение
−![К задаче $4.2.10$ |3098x1602, 31%](../../img/4.2.10/scan-0.png)
+На поплавок действуют три силы: сила тяжести $mg$, выталкивающая сила Архимеда $F_A$ и сила натяжения нижней лески $T$. (Верхняя леска, идущая к удилищу, считается провисшей, поэтому ее натяжением пренебрегаем).
−Сила Архимеда приложена к центру погруженной в воду части поплавка - то есть к точке О.
+Поскольку поплавок находится в равновесии, сумма моментов всех сил относительно любой точки равна нулю. Удобнее всего выбрать в качестве оси вращения точку $O$ — центр приложения силы Архимеда. В этом случае момент силы Архимеда занулится.
−Условие равенства моментов сил относительно О: mg*1/6lsina-T*l/3sina = 0. mglsina/6 = Tlsina/3. 2T = mg. T = mg/2. T = 0,002 * 10/2 = 0,01 Н.
+Определим плечи оставшихся сил. Пусть полная длина однородного поплавка равна $L$, а угол его отклонения от вертикали равен $\alpha$:
+* Так как поплавок погружен на $2/3$ своей длины, центр погруженной части (точка $O$) находится на расстоянии $\frac{L}{3}$ от нижнего конца.
+* Сила натяжения $T$ приложена к нижнему концу. Ее плечо относительно точки $O$ равно $\frac{L}{3} \sin\alpha$.
+* Центр тяжести однородного поплавка находится строго посередине, на расстоянии $\frac{L}{2}$ от нижнего конца. Следовательно, расстояние от точки $O$ до центра тяжести равно $\frac{L}{2} - \frac{L}{3} = \frac{L}{6}$. Плечо силы тяжести равно $\frac{L}{6} \sin\alpha$.
−#### Ответ
+Запишем уравнение моментов относительно точки $O$:
+$$mg \cdot \frac{L}{6} \sin\alpha - T \cdot \frac{L}{3} \sin\alpha = 0$$
−T = 0,01 Н.
+Сокращаем обе части уравнения на $L \sin\alpha$:
+$$mg \cdot \frac{1}{6} = T \cdot \frac{1}{3}$$
+$$T = \frac{mg}{2}$$
+
+Подставим числовые значения ($m = 2 \text{ г} = 0.002 \text{ кг}$, $g \approx 10 \text{ м/с}^2$):
+$$T = \frac{0.002 \cdot 10}{2} = 0.01 \text{ Н}$$
+
+#### Ответ
+$T = 0.01 \text{ Н}$