Определите высоту столба жидкости и параметры кубика (8 мая 2009)

рисунокМеталлический брусок в форме куба подвешен на тонкой невесомой нерастяжимой длинной нити так, что одна из его плоскостей горизонтальна. С помощью динамометра, прикреплённого к другому концу нити, измеряют вес кубика в воздухе и в широком сосуде с жидкостью. Зависимость показаний динамометра от расстояния от нижней грани кубика до дна сосуда изображена на графике (рис.). Определите по этим показаниям высоту столба жидкости в сосуде, длину ребра кубика, а также плотности жидкости и материала кубика. Изменением уровня жидкости в сосуде при поднятии кубика пренебречь. Динамометр в жидкость не погружается. Силой Архимеда в воздухе пренебречь. При вычислениях считать g = 10 Н/кг.

Задачу дал учитель (школа 131, г. Казань).

Комментарии

1. Если изменением уровня жидкости в сосуде при поднятии кубика пренебрегаем, то

a = 5 см.

Когда кубик поднимали в жидкости, то показания динамометра были постоянными, от 25 см начинает увеличиваться вес бруска, а от 30 см он принимает опять постоянное значение — кубик уже в воздухе.

2. Высота столба жидкости в сосуде (должен быть достаточно широким по сравнению с размерами кубика) равна 25 см.

3. На переходе 25 см и 30 см найдем силу Архимеда, а значит, плотность жидкости:

FA = 3,37 H − 2,5 H = 0,87 H.

ρж = FA/(ga3) = 696 кг/м3.

Вес бруска в воздухе:

mg = 3.37 H,

откуда:

ρт = 3,37/(ga3) = 2696 кг/м3.

Я не понял вот что:

Когда кубик поднимали в жидкости, то показания динамометра были постоянными, от 25 см начинает увеличиваться вес бруска, а от 30 см он принимает опять постоянное значение — кубик уже в воздухе.

Почему?

До 25 см кубик полностью погружен в воду. От 30 см он полностью вынут из воды. От 25 см до 30 см кубик проходит границу сред.
Спасибо за подробное решение.
Надоело разбираться?