Treść:

Zadaniem ucznia było doświadczalne wyznaczenie gęstości ρ nieznanej cieczy. Uczeń miał do dyspozycji: naczynie z badaną cieczą, naczynie z wodą, nić, ciało o nieregularnym kształcie i objętości V, które w obu cieczach tonie, oraz precyzyjną wagę kuchenną. Waga mierzy siłę nacisku ciał na niej położonych, a wynik pomiaru wyświetla w jednostkach masy. Doświadczenie wykonywane jest w układzie inercjalnym, w którym przyśpieszenie ziemskie wynosi $\overrightarrow{\text{g}}$  . Gęstość wody ρ_w przyjmujemy jako znaną.

Pomiary uczeń wykonywał następująco. Na wadze ustawił naczynie z wodą i odczytał wskazania wagi – m₁ (zobacz rys. 1). Następnie zawiesił ciało na nitce i zanurzył je całkowicie w wodzie tak, że ciało nie dotykało naczynia. Wtedy uczeń ponownie odczytał wskazanie wagi – m₂ (zobacz rys. 2). Podobne czynności uczeń powtórzył z tym samym ciałem i z naczyniem wypełnionym cieczą o nieznanej gęstości ρ .Analogiczne wskazania wagi wynosiły odpowiednio: m₃ oraz m₄ (zobacz rys. 3 i rys. 4). 

Wskazania wagi po całkowitym zanurzeniu ciała w cieczy były większe niż przed jego zanurzeniem. To oznacza, że siła nacisku na wagę wzrosła o pewną wartość.

Uzasadnij, dlaczego po całkowitym zanurzeniu ciała zawieszonego na nitce wskazanie wagi wzrosło. Wykaż, że wartość, o jaką zwiększył się nacisk na wagę, nie jest równa ciężarowi zanurzonego ciała.

---

Rozwiązanie:

Na ciało działa siła wyporu, która jest wprost proporcjonalna do objętości zanurzonej części ciała. 

Po całkowitym zanurzeniu ciała działa siła wyporu, która nie zależy od ciężaru zanurzonego ciała.

Jednocześnie zgodnie z III zasadą dynamiki, siła będąca siłą reakcji na działanie siły wyporu spowoduje zwiększenie nacisku na wagę.