ОГЭ по физике: движение шарика в жидкости

[amon]

Munin в сообщении #1433750 писал(а):

У шарика есть работа, которую он совершил за время падения сквозь воду, и никакой больше работы он не совершал. Через полчаса сила Архимеда остаётся единственной силой со стороны воды на шарик, и у неё есть потенциальная энергия, см. выше. Всё остальное было потеряно на то, что составители задачи назвали "силами сопротивления воды".

Шарик падает в банку с водой. Через полчаса воду из банки выливают, а шарик удерживают тремя растяжками с натяжением по 1000 ньютонов каждая. Все остальное - силы сопротивления воды. Эквивалентной силы аргумент.
Во-первых, непонятно, кто такие "силы сопротивления воды" и почему сила Архимеда, буде она действующей на погружающийся шарик, в них не входит.
Во-вторых, сила, действующая на движущийся шарик, имеет мало общего с архимедовой, и становится равной ей только после релаксации воды. Поэтому то, что совершало бы работу над шариком, и то, что имели в голове составители, это совсем разные вещи.

[Munin]

amon в сообщении #1433761 писал(а):

Шарик падает в банку с водой. Через полчаса воду из банки выливают, а шарик удерживают тремя растяжками с натяжением по 1000 ньютонов каждая.

Я как-то не понял. Если вы опишете подробней, то наверное, соглашусь.

amon в сообщении #1433761 писал(а):

Во-первых, непонятно, кто такие "силы сопротивления воды" и почему сила Архимеда, буде она действующей на погружающийся шарик, в них не входит.

Это фигня, конечно. Но в школе вообще не дают гидродинамику (и пожалуй, слава богу).

amon в сообщении #1433761 писал(а):

Во-вторых, сила, действующая на движущийся шарик, имеет мало общего с архимедовой

То есть, вы настаиваете, что архимедовой составляющей в ней принципиально нет? А если взять предел $v\to 0$?

amon в сообщении #1433761 писал(а):

только после релаксации воды.

Ой давайте ещё поговорим про воду на временах меньше времени релаксации.

[AnatolyBa]

Кстати, решение на основе рассмотрения баланса энергии - как у ТС, и решение на основе "силы Архимеда" - как в интернетах - эквивалентны и дают ту же формулу.
Далее. Ни в коей мере не подвергаю сомнению, скажем так, сомнительность формулировки (а также нелепость ответа - шарик собирается утонуть на 40 см!).
Но давайте попробуем понять, что происходит на самом деле. Когда можно и когда нельзя говорить о силе Архимеда? И с какой точностью?
Глядя на закон Бернулли (его проходят в школе? вроде бы проходили раньше), не уместно ли предположить, что о силе Архимеда можно говорить когда $\rho v^2 << p$?
И тогда размер и форма падающего предмета начинает играть роль. Как уже говорилось, зубочистка подошла бы лучше.

[Munin]

AnatolyBa в сообщении #1433778 писал(а):

Ни в коей мере не подвергаю сомнению, скажем так, сомнительность формулировки (а также нелепость ответа - шарик собирается утонуть на 40 см!).

Так с разгона же. Это правда нелепо?

[AnatolyBa]

Падая с высоты метр?

[VASILISK11]

amon в сообщении #1433761 писал(а):

Во-первых, непонятно, кто такие "силы сопротивления воды" и почему сила Архимеда, буде она действующей на погружающийся шарик, в них не входит.
Во-вторых, сила, действующая на движущийся шарик, имеет мало общего с архимедовой, и становится равной ей только после релаксации воды. Поэтому то, что совершало бы работу над шариком, и то, что имели в голове составители, это совсем разные вещи.

Сила Архимеда будет действовать и на движущийся объект - разница давления воды никуда не денется. Сила сопротивления движению в воде учитывается в КПД преобразования кинетической энергии тела, на входе в воду, в потенциальную энергию.

[svv]

Повторю то, что сказали другие участники, с которыми я согласен.

Допустим, когда шарик погружается в воду, мы испытываем трудности с выделением силы Архимеда из общей силы, с которой вода действует на шарик.
Тем не менее, среди всех эффектов, вызванных погружением, можно выделить следующий: увеличение потенциальной энергии воды в поле тяжести по крайней мере на $MgH$, где $M$ — масса воды в объёме шарика, $H$ — глубина погружения. (Я считаю воду несжимаемой.)
Мотивировка в том, что волнение успокоится, брызги упадут, каверна схлопнется, пена растает, а подъём воды, вытесненной шариком, останется.
Из работы полной силы, с которой вода действует на шарик, выделим $-MgH$, а остальное назовём сопротивлением воды.

[Munin]

AnatolyBa в сообщении #1433799 писал(а):

Падая с высоты метр?

А там не полтора было?

Надо поставить опыт. Ждём купального сезона, или идём в бассейн? Или у кого-то есть ведро высокое?
Потому что мне, увы, интуиция не говорит, что 40 см невозможно.

(Оффтоп)

Интуиция говорит, что свинцовый шарик будет тонуть до самого дна, не останавливаясь.

[Mihr]

Munin в сообщении #1433850 писал(а):

А там не полтора было?

Если точно, 1,2 м.

Munin в сообщении #1433850 писал(а):

Интуиция говорит, что свинцовый шарик будет тонуть до самого дна, не останавливаясь.

Завидую Вашей интуиции

[Munin]

(Оффтоп)

Даже моей, настолько невежественной, кто-то позавидовал! Гордюсь!

[Theoristos]

Munin в сообщении #1433584 писал(а):

Это всё процессы уже в воде, то есть энергия им передаётся уже после того, как она получена водой в процессе

"преодоления силы сопротивления воды".

Любопытно, можно ли считать Архимедову силу "силой сопротивления воды".
Мы ж туда пихаем, а она сопротивляется назад выпихивает.

[Munin]

Theoristos в сообщении #1433907 писал(а):

Любопытно, можно ли считать Архимедову силу "силой сопротивления воды".

Это если мы допускаем, что сила сопротивления может действовать вбок или вперёд по отношению к направлению движения.

-- 08.01.2020 02:49:13 --

(Тогда и подъёмная сила может быть свалена в ту же кучу.)

[AnatolyBa]

Шутим. Если подставить в формулу плотность свинца, то $H$ получается отрицательным. А если плотность падающего тела равна плотности воды, то $H$ бесконечно, уж не знаю плюс или минус.
Это только подчеркивает нехорошесть, нереалистичность условия. И что нам даст опыт? Ничего не даст.

[Munin]

AnatolyBa в сообщении #1433940 писал(а):

Шутим. Если подставить в формулу плотность свинца, то $H$ получается отрицательным. А если плотность падающего тела равна плотности воды, то $H$ бесконечно, уж не знаю плюс или минус.

А хорошая идея. Надо понять физический смысл.

AnatolyBa в сообщении #1433940 писал(а):

И что нам даст опыт? Ничего не даст.

Всё-таки мне хотелось бы понять, насколько 40 см невозможны.

[amon]

Munin в сообщении #1433945 писал(а):

Всё-таки мне хотелось бы понять, насколько 40 см невозможны.

Пуля из АК-74 проходит в воде до остановки (по горизонтали) расстояние порядка одного метра. Забавно, что пистолетная пуля из ПМ проходит почти в 10 раз большее расстояние.