כדור ברזל צף במים?

מאת עדי רוזן

אנחנו שאלנו ואתם הצבעתם:


התשובה הנכונה: המערכת תצוף, כי כוח העילוי גדל

הכוחות הפועלים על מערכת הגופים הם משקלה כלפי מטה, וכוח העילוי הפועל עליה כלפי מעלה.
 
הביטוי לכוח העילוי הפועל על גוף בתוך נוזל הוא: F'=rVg, כאשר:
ρ - צפיפות הנוזל
V – נפח הגוף השקוע בנוזל (נפח הנוזל הנדחה על ידי הגוף)
g – תאוצת הנפילה החופשית

במצב הראשון מערכת הגופים מרחפת כי משקלה וכוח העילוי הפועל עליה שווים בגודלם.
 
במצב השני (כדור הברזל מחוץ לקופסה) משקל מערכת הגופים שווה לזה שבמצב הראשון (כדור הברזל בתוך הקופסה), אולם כוח העילוי גדול מאשר במצב הראשון, כי הנפח, V, של מערכת הגופים גדול לעומת גודלו במצב הראשון, לכן מערכת הגופים תעלה ותצוף.
העלייה מעלה נפסקת כאשר כוח העילוי משתווה שוב למשקל המערכת; בציפה כוח העילוי קטן מאשר במצב שבו מערכת הגופים שקועה, כי חלק ממערכת הגופים נמצא מעל פני המים, לכן הנפח, V, השקוע במים קטן מאשר במצב שבו היא שקועה כולה במים.