Решение: Нагревание газа под поршнем
В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик. Газ нагревают. Как изменятся в результате этого давление газа и действующая на шарик сила Архимеда? Атмосферное давление неизменно.
Решение по шагам
3 шагаПоршень подвижен и находится в равновесии, поэтому давление газа равно атмосферному. Атмосферное давление неизменно, следовательно, давление газа не изменяется.
$$p = p_{\text{атм}} = \text{const}$$При нагревании газа подвижный поршень поднимается, объём газа увеличивается. Масса газа постоянна, поэтому его плотность уменьшается.
$$\rho = \dfrac{m}{V}$$Сила Архимеда, действующая на шарик, пропорциональна плотности газа. Так как плотность газа уменьшается, сила Архимеда также уменьшается.
$$F_A = \rho g V_{\text{ш}}$$Где здесь ошибаются
Считать, что при нагревании газа подвижный поршень не перемещается и давление увеличивается.
Забыть, что сила Архимеда в газе зависит от плотности газа.