Задача 3: шарики в воде соединены нитью

Деревянный шарик, опущенный под воду, всплывает в установившемся режиме со скоростью v1, а точно такой же по размеру пластмассовый тонет со скоростью v2. Куда и с какой скоростью будут двигаться в воде эти шарики, если их соединить ниткой? Сила сопротивления пропорциональна скорости. Гидродинамическим взаимодействием шариков можно пренебречь. Считайте, что на движущийся шарик действует такая же сила Архимеда, как и на покоящийся.



Решение:

При движении каждого шарика в установившемся режиме разность величин действующих на него силы Архимеда и силы тяжести равна силе сопротивления движению αv, где v — скорость соответствующего шарика, а α — коэффициент пропорциональности, одинаковый для обоих шариков. Поэтому на удерживаемые неподвижно шарики со стороны воды и Земли в вертикальном направлении действуют силы αv1 и αv2, а при движении соединённых ниткой шариков в установившемся режиме их скорость v может быть найдена из условия:
αv1 − αv2 = 2αv.
Отсюда:
v = v1 − v2.
2
Если v1 > v2, то шарики всплывают, а если v1 < v2, то тонут. При v1 = v2 они находятся в равновесии, то есть v = 0.


Далее: пузырек, дробинка и шарик   [тема: задачи на движение с сопротивлением]