РУҚА
Задания № 5, 18 · ЕГЭ

Выталкивание тела в неоднородной жидкости

Как изменяется архимедова сила в жидкости, плотность которой зависит от высоты
2 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

В неоднородной жидкости выталкивающая сила определяется не одной плотностью жидкости, а распределением плотности по объёму погружённого тела. Поэтому для полностью погружённого тела её находят суммированием вкладов всех малых объёмов жидкости на разных высотах.

Выталкивание тела в неоднородной жидкости
Действие выталкивающей силы на тело, погружённое в жидкость, плотность которой изменяется с высотой. В состоянии покоя плотность жидкости обычно зависит от координаты \(z\): \(\rho=\rho(z)\).

Причина выталкивания та же, что и в гидростатическом давлении: давление на нижние части тела больше, чем на верхние. Но при изменении плотности жидкости разность давлений уже нельзя выражать через одну постоянную плотность. Сила направлена вертикально вверх.

\(F_A\)
выталкивающая сила
Н
\(\rho\)
плотность жидкости
кг/м³
\(g\)
ускорение свободного падения
м/с²
\(V\)
объём тела
м³

Формула

\[F_A=g\int_V \rho(z)\,dV\]

Здесь интегрирование проводится по объёму погружённой части тела. Если плотность одинакова во всём этом объёме, формула превращается в обычный закон силы Архимеда: \(F_A=\rho gV\). Для тела с постоянным поперечным сечением и плотностью, меняющейся только по высоте, можно использовать среднюю плотность жидкости в вытесненном объёме: \(F_A=g\rho_{\text{ср}}V\).

№
Пример

Куб объёмом \(0{,}002\ \text{м}^3\) полностью погружён в жидкость. В верхней части куба плотность равна \(900\ \text{кг/м}^3\), в нижней — \(1000\ \text{кг/м}^3\), причём плотность изменяется линейно. Средняя плотность равна \(950\ \text{кг/м}^3\), поэтому при \(g\approx10\ \text{м/с}^2\) сила равна \(F_A=950\cdot10\cdot0{,}002=19\ \text{Н}\).

!
Не путайте

Нельзя автоматически подставлять плотность жидкости у верхней или нижней грани тела. В неоднородной жидкости нужна средняя плотность по вытесненному объёму либо интеграл. Также выталкивающая сила не равна весу тела: равенство возникает только при определённых условиях равновесия.

Проверьте себя

Как изменится выталкивающая сила для тела того же объёма, если оно переместится в область с большей плотностью жидкости?

Главное за минуту

Главное

  • В неоднородной жидкости плотность зависит от высоты, поэтому давление и выталкивающая сила рассчитываются с учётом распределения плотности.
  • Основная формула: \(F_A=g\int_V\rho(z)\,dV\).
  • При постоянном сечении можно использовать среднюю плотность жидкости в вытесненном объёме.