В данной задаче мы имеем два одинаковых сосуда, наполненных водой до одного и того же уровня, в которые опускают алюминиевый и свинцовый грузики одинаковой массы. Грузики не касаются дна. Нам нужно сравнить давление на дно этих сосудов.
Давление на дно сосуда определяется двумя основными факторами: давлением столба жидкости и дополнительным давлением, создаваемым грузиками.
Давление столба жидкости. Это давление вызывается весом воды, и оно одинаково в обоих сосудах, так как уровень воды в обоих сосудах одинаковый и вода имеет одинаковую плотность.
Вытесненный объём воды. Когда грузики погружаются в воду, они вытесняют некоторый объём жидкости. Согласно принципу Архимеда, сила, с которой жидкость действует на погружённое тело, равна весу вытесненной жидкости. Поскольку оба грузика имеют одинаковую массу, они будут иметь разные объёмы (из-за разной плотности материалов), и, следовательно, вытеснят разное количество воды.
Плотность материалов. Алюминий имеет меньшую плотность, чем свинец. Это значит, что алюминиевый грузик имеет больший объём, чем свинцовый грузик той же массы. Следовательно, алюминиевый грузик вытеснит больший объём воды, чем свинцовый грузик.
Архимедова сила и эффект на давление. Вытесненный объём воды заменяется грузиками, и согласно закону Архимеда, эта вытесненная вода создает дополнительную силу, равную весу вытесненной воды. Поскольку алюминиевый грузик вытесняет больше воды, чем свинцовый, на дно сосуда с алюминиевым грузиком будет действовать большая архимедова сила.
Итак, итоговое давление на дно сосуда складывается из давления столба воды, которое одинаково для обоих сосудов, и дополнительной силы, создаваемой вытесненной водой. Поскольку алюминиевый грузик вытесняет больше воды, чем свинцовый, давление на дно сосуда с алюминиевым грузиком будет больше, чем давление на дно сосуда со свинцовым грузиком.