Стальной кубик, висящий на нити, целиком погружен в воду и не касается дна сосуда. Верхняя и нижняя грани кубика горизонтальны. Как изменяется давление воды на нижнюю грань кубика и модуль силы натяжения нити, если приподнять кубик, оставив его целиком в воде? Воду считать несжимаемой.
1)увеличится
2)уменьшится
3)не изменится
давление воды на модуль силы
нижнюю грань кубика натяжения
нити

Давайте разберемся по порядку, что происходит в данной ситуации.

Сначала рассмотрим давление на нижнюю грань кубика:

1. Когда стальной кубик полностью погружен в воду и не касается дна сосуда, на его нижнюю грань действует давление воды. Давление на любую подводную поверхность можно выразить через формулу:

   $$P = \rho g h$$

   где:

   • $P$ — давление на поверхность,
   • $\rho$ — плотность воды,
   • $g$ — ускорение свободного падения,
   • $h$ — глубина погружения нижней грани кубика.

2. Когда кубик приподнимается, его положение изменяется. Важно, что кубик остается целиком погруженным в воду, а его верхняя и нижняя грани остаются горизонтальными. Таким образом, нижняя грань при подъеме будет перемещаться вверх, и её глубина (значение $h$) уменьшится. В связи с этим давление на нижнюю грань также уменьшится, так как оно зависит от глубины погружения.

Ответ на первый вопрос: давление воды на нижнюю грань кубика уменьшится.

Теперь рассмотрим силу натяжения нити:

Сила натяжения нити уравновешивает общий вес кубика и силу архимедовой силы, действующей на кубик в воде. Архимедова сила вычисляется по формуле:

где:

• $V$ — объем кубика.

Вначале, когда кубик находится полностью в воде, архимедова сила уравновешивает его вес. При поднятии кубика выше, если он все еще полностью погружен в воду, его объем остаётся прежним, и архимедова сила не меняется. Однако, важно отметить, что сила натяжения нити компенсирует не только вес кубика, но и изменения давления воды на кубик.

Когда кубик поднимается вверх, уменьшается глубина, а значит, и давление на нижнюю грань. Это приведет к уменьшению силы, с которой вода «толкает» кубик снизу. С другой стороны, сила натяжения нити должна компенсировать изменяющееся распределение сил, так как кубик по-прежнему остаётся в воде.

При подъеме сила натяжения нити будет увеличиваться, потому что кубик поднимется в верхнюю часть воды, где давление ниже, и для уравновешивания силы архимеда потребуется больше натяжения.

Ответ на второй вопрос: модуль силы натяжения нити увеличится.

Итог:

1. Давление воды на нижнюю грань кубика уменьшится.
2. Модуль силы натяжения нити увеличится.