$\mathbf{a})$

Naszym zadaniem jest zapis równowagi sił oddziałujących na pojemnik zanurzony w cieczy. Rozważmy siły, które działają na układ i wyznaczmy warunek równoważenia się sił.

Równoważnie się sił

Rozważamy układ składający się z pustego pojemnika, do którego wsypujemy piasek, a cały pojemnik (wraz z piaskiem) pływa w pewnej cieczy. Na pusty pojemnik oraz na piasek działa siła ciężkości zwrócona pionowo w dół. Zapiszemy:

• siła ciężkości ${\vec{F}}_p$ działająca na pusty pojemnik zwrócona pionowo w dół,
• siła ciężkości ${\vec{F}}_x$ działająca na piasek w pojemniku zwrócona pionowo w dół.

Na pojemnik z piaskiem, który pływa w cieczy, działa siła wyporu cieczy ${\vec{F}}_{\text{w}}$ skierowana pionowo w górę. Wówczas, warunek na równoważenie się sił w postaci wektorowej, przyjmie postać:

${\vec{F}}_p+{\vec{F}}_x+{\vec{F}}_{\text{w}}=0$

Zauważmy jednak, że siły te mają ten sam kierunek (pionowy), ale różne zwroty. Uwzględniając więc zwroty tych sił, zapiszemy, że warunek równoważenia się sił ma postać: