Zadanie ZF-K44-456
o zadaniu...
- Publikacja w Delcie: sierpień 2008
- Publikacja elektroniczna: 2 lutego 2011
W płaskim naczyniu położono walec i nalano cieczy z jednej jego strony do
wysokości równej średnicy walca, a innej cieczy nalano z drugiej strony do
wysokości równej promieniowi walca. Przepływ cieczy wokół podstaw walca
jest uniemożliwiony barierami, które nie przeszkadzają walcowi toczyć się
w lewo lub w prawo. Jeśli gęstość walca jest równa
w opisanej
sytuacji pozostaje on w równowadze, a jego nacisk na dno naczynia jest równy
połowie jego ciężaru, to ile wynosi gęstość cieczy z lewej strony walca, a ile –
z prawej?


wywieranej na walec od lewej strony można
obliczyć tak, jakby działała na ściankę pionową. Ponieważ ciśnienie
zmienia się proporcjonalnie do głębokości, więc powierzchnię ścianki
pomnożymy przez ciśnienie w połowie głębokości, równe
– promień walca,
– jego wysokość (tu długość),
– gęstość cieczy z lewej strony. Podobny argument zastosowany do
ćwiartki walca pozwala obliczyć poziomą składową siły wywieranej na walec
od prawej strony
siły działającej z lewej strony,
rozważmy walec zanurzony obustronnie w jednakowej cieczy. Siła wyporu
równa jest ciężarowi wypartej cieczy, a z drugiej strony jest ona równa
(z symetrii). Stąd
należy analogicznie rozpatrzyć siłę wyporu
działającą na dolną połówkę walca. Wynikiem jest
to