Kérdésem hogy egy kétkarú mérlegen egyik oldalán edény benne víz másik oldalán súly, úgy hogy a mérleg két oldala egyensúlyban van. Kérdés, hogyha beleteszed a vízbe a csuklódat, megváltozik-e a mérleg állása, ha igen merrefelé és miért?

http://www.gyakorikerdesek.hu/tudomanyok__termeszettudomanyo..

Ez már elég jól meg lett tárgyalva.

Valóban ki lett tárgyalva. Csak éppen hibásan.

Néhány feltételezéssel kell élnünk. Az edényből nem folyik ki a víz, ha belemártjuk a karunkat. A karunk nem ér hozzá az edény falához.

Ekkor a kiegyensúlyozott mérleg állása nem változik. Az igaz, hogy emelkedik a víz szintje, de a tömege nem változik. A felhajtóerőt a kar izomereje ellensúlyozza. A lényeg, hogy a serpenyőben lévő anyag tömege (súlya) változatlan marad. A trükk az, hogy a belső viszonyok változnak. De a kérdés nem erről szólt, hanem arról, van-e ennek hatása az serpenyőben lévő összsúlyra. Nincs. Tehát minden marad változatlanul.

A fizikában az a vicces, hogy az ilyen típusú példákban a megoldók a fellépő erők egy részét nem veszik észre, vagy éppen olyanokat vesznek számításba, amelyek valójában nem lépnek fel, ezért téves következtetésre jutnak.

Javslom, hogy kísérlettel próbáljátok ki. Nem kell hozzá kétkerú mérleg, a sima konyhai mérleg pont jó lesz. Az mindenkinek van otthon.

Tegyetek rá vizet egy tálban, nézzétek meg hogy mennyit mutat, majd mártsátok bele az öklötöket. Ha ekkor többet mutat, akkor elbillen a kétkerú mérleg a víz felé, ha kevesebbet, akkor a súly felé billen. Ha egyforma, akkor egyforma marad.

Két lehetőség van, vagy csurig volt a mérés előtt az edény (azaz az ökünk kiszorít vizet), vagy nem. Mondjuk az elsőnél óvatosan kell eljárni, hogy ne legyen vizes a mérleg.

Lehet itt okoskodni sokat, de teljesen felesleges. Én is megkaptam ezt a feladatot úgy 20 évvel ezelőtt, de akkor még nem volt Gyakorikérdések, így hát lekaptam nagyanyám polcáról a konyhamérleget, és kipróbáltam. És bizony, elég volt az ujjamat belemártani a pohár vízbe, és a serpenyő a vizespohárral lebillent. Akkoriban nem nagyon értettem, hogy miért, pedig nagyon egyszerű.

A víz által a pohár aljára kifejtett erő egyenlő a pohár keresztmetszetével és a víz hidrosztatikus nyomásával: A*p

A hidrosztatikus nyomás pedig függ attól, hogy milyen magasan van a pohárban a víz: ro*g*h

A pohár aljára, (és ezzel a mérleg serpenyőjére is) ható erő tehát, A*ro*g*h, ahol h a vízszint magassága. Ha tehát beledugod az ujjad a vizespohárba (nem érsz sem a széléhez, sem az aljához) azzal megemeled a víz szintjét, ettől a víz nagyobb erőt fejt ki a pohár aljára, a pohár nagyobb erőt fejt ki a serpenyőre, a serpenyő pedig lebillen.

Indítsátok el a videót.

[link]