4.2.6. Кусок железа весит в воде $9,8 \text{ Н}$. Определите его объем. Плотность железа $7,8 \cdot 10^3 \text{ кг/м}^3$.
Решение
Анализ сил
Вес тела, погруженного в жидкость, — это сила нормальной реакции опоры (или натяжения подвеса) $N$, которую регистрирует измерительный прибор.
1. Уравнение сил Запишем второй закон Ньютона для куска железа, находящегося в воде в состоянии равновесия. На него действуют сила тяжести $mg$ (вниз), выталкивающая сила Архимеда $F_A$ (вверх) и сила реакции $N$ (вверх): $$N = mg - F_A$$
2. Выражение через плотность и объем Массу железа можно выразить через его плотность $\rho$ и искомый объем $V$: $$m = \rho V$$ Выталкивающая сила Архимеда зависит от плотности воды $\rho_в$: $$F_A = \rho_в g V$$
Подставим эти выражения в исходное уравнение: $$N = \rho g V - \rho_в g V$$ $$N = (\rho - \rho_в) g V$$