23.27. К чашкам весов подвешены две гири равной массы — фарфоровая и железная. Нарушится ли равновесие весов, если гири опустить в сосуд с водой?

Ответ:

• Равновесие весов нарушится.

Обоснование:

• Хотя гири имеют равную массу (и, следовательно, равный вес в воздухе), их плотности разные. Плотность железа значительно выше плотности фарфора.
• При погружении в воду на каждую гирю действует выталкивающая сила Архимеда, которая зависит от объема погруженной части тела.
• Так как плотность железа больше, то при равной массе железная гиря имеет меньший объем, чем фарфоровая.
• Следовательно, выталкивающая сила, действующая на железную гирю, будет меньше, чем на фарфоровую.
• Поскольку вес гири в воде равен весу в воздухе минус выталкивающая сила, то вес железной гири в воде будет больше веса фарфоровой гири в воде.
• Из-за этого весы отклонятся в сторону железной гири.