Решение по пунктам.
1) Масса шарика
Объём шара:
V=34πR3=34⋅3.14⋅123
123=1728,V=2304⋅3.14=7234.56 см3
Масса:
m1=ρшV=4.2⋅7234.56=30385.152 г=30.385152 кг
Округляем:
30.4 кг
2) Куда направлены ускорения после отпускания
Шарик намного тяжелее груза 2, поэтому система пойдёт так:
- шарик — вниз
- груз 2 — вверх
шарик вниз, груз 2 вверх
3) Ускорение шарика сразу после начала движения
Сразу после начала движения шарик ещё не испытывает действия жидкости, поэтому рассматриваем только силы тяжести и натяжения нити.
Обозначим ускорение шарика как a вниз. Тогда из условия нерастяжимости нити груз 2 движется вверх с ускорением
a2=2a
Для шарика:
m1g−2T=m1a
Для груза 2:
T−m2g=m2a2=m2(2a)
Отсюда:
T=m2g+2m2a
Подставляем в первое:
m1g−2(m2g+2m2a)=m1a
m1g−2m2g=(m1+4m2)a
a=m1+4m2(m1−2m2)g
Подставим:
a=30.4+4⋅1.2(30.4−2⋅1.2)⋅10=35.228⋅10=7.95
Округляем:
8.0 м/с2
4) Ускорение груза 2
a2=2a=2⋅7.95=15.9 м/с2
15.9 м/с2
5) Какой груз надо положить сверху на груз 2
Теперь блок A имеет массу M=0.5 кг.
Шарик должен быть в равновесии и погружён в жидкость на
α=21
своего объёма.
Архимедова сила:
FA=ρg2V
Масса вытесненной жидкости:
mвыт=ρ2V=0.7⋅27234.56=2532.096 г=2.532096 кг
Значит,
FA=2.532096⋅10
Пусть сверху на груз 2 положили массу m. Тогда натяжение нити:
T=(m2+m)g
Так как подвижный блок держат две ветви нити, для равновесия системы «шарик + блок A»:
2T+FA=(m1+M)g
Делим на g:
2(m2+m)+2.532096=30.4+0.5
2(1.2+m)+2.532096=30.9
2.4+2m+2.532096=30.9
2m=25.967904
m=12.983952
Округляем:
13.0 кг
6) Сила давления жидкости на дно сосуда
Начальный объём жидкости:
V0=Sh=550⋅12=6600 см3
Погружённая половина шара вытесняет объём:
Vпогр=2V=3617.28 см3
Тогда общий объём под уровнем жидкости:
Vобщ=6600+3617.28=10217.28 см3
Новая высота столба жидкости:
h′=SVобщ=55010217.28=18.5769 см=0.185769 м
Сила давления на дно:
F=pS=ρgh′S
F=700⋅10⋅0.185769⋅0.055=71.5 Н
Округляем:
72 Н
Ответы для формы:
- Масса шарика: 30.4
- Ускорение шарика: вниз
- Ускорение груза 2: вверх
- Ускорение шарика: 8.0
- Ускорение груза 2: 15.9
- Добавочная масса на груз 2: 13.0
- Сила давления на дно: 72
Если хочешь, могу ещё оформить это совсем кратко, только в виде готовых ответов без решения.