Сравните давление p1, p2 и p3 трёх тел на горизонтальную плоскость, если массы и площади оснований этих тел равны, но изготовлены они из материалов с плотностями p1 > p2 > p3

Сравните давление p1, p2 и p3 трёх тел на горизонтальную плоскость, если массы и площади оснований этих тел равны, но изготовлены они из материалов с плотностями p1 > p2 > p3

Давление выражается формулой:   P=\frac{F}{S}, то есть отношением силы воздействия на опору к площади опоры, на которую эта сила действует.

Сила, в данном случае, равна силе тяжести   F=mg

Поскольку массы у всех трёх тел одинаковы, то силы тяжести тоже одинаковы.   Согласно условию, площади оснований всех трех тел тоже одинаковы. Тогда и отношения сил к площадям одинаково.

Вывод - давление всех трёх тел на горизонтальную поверхность одинаково. 

Вот такой ответ на эту задачу в классической школьной физике. Для школы достаточно.  Однако, можно ещё пофилософствовать на тему выталкивающей силы и силы гравитационного притяжения.

Дело в том, что тело с меньшей плотностью будет иметь больший объем  V=\frac{m}{\rho}.
 А поскольку на находящееся в воздухе тело действует выталкивающая сила

F_A=\rho Vg,

то сила давления тела на поверхность станет равной разности силы тяжести и выталкивающей силы. В приведенной формуле выталкивающей силы \rho,\;V,\;g - соответственно  плотность воздуха, объем тела, ускорение земного тяготения.

Кроме того, в нашем случае, если объем тела больше, то его центр тяжести относительно поверхности, на которую это тело давит, будет выше, а значит дальше от Земли.  Тогда и сила тяжести будет меньше. Ведь в формулу силы гравитационного притяжения входит расстояние:

F=G\frac{m_1m_2}{r^2}

Таким образом, с физико-математической точки зрения, при одинаковых площадях оснований, тело с меньшей плотностью оказывает меньшее давление на поверхность, на которую оно опирается.


Комментарии