Feladat: 288. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Kiss Péter ,  Óhegyi Ernő 
Füzet: 1963/március, 181 - 182. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Úszás, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1962/november: 288. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Tételezzük fel, hogy az adott sűrűségű fakocka szabadon úszva a víz színén úgy helyezkedne el, hogy egyik lapja vízszintes helyzetű. Mivel fakockánk térfogata éppen 1  dm3, sűrűsége pedig 0,5  g/cm3=0,5  kg/dm3, tehát súlya 0,5  kp, így vízkiszorítása az ilyen súlyú vízmennyiség térfogata, azaz 0,5 liter. Tehát úszás esetén az edényben olyan magasságig lesz víz, mintha még 0,5 liter víz lenne benne a beleöntött mennyiségen kívül. Viszont az úszáshoz az kell, hogy az edényben a vízszint 5cm-nél magasabban legyen, hiszen a kocka nyilván feléig merül. (Sűrűsége a víz sűrűségének fele.) Az első esetben a fentiek szerint a vízszint 0,5+0,5 liter folyadéknak megfelelő lesz, azaz az edény aljától számítva ‐ mivel az alapterülete 1,21,2  dm2=1,44  dm2 ‐ a víz 1  dm3/1,44  dm2=0,695  dm=6,95  cm magasságig lesz az edényben. Ez több mint 5  cm, így a kocka úszik. Ha csak 0,2  dm3 vizet öntöttünk az edénybe, a kialakuló vízszint (úszás esetén) 0,2+0,5 liter folyadéknak felelne meg, azaz 0,7/1,44=0,485  dm, ami kisebb az úszáshoz szükséges 5  cm-es magasságnál. Tehát ez esetben a kocka az edény alján áll. Megjegyezhető, hogy ekkor a szabadon maradó 0,44  dm2 alapterületű edényrészben 0,2/0,44=0,455  dm magasságig áll a víz.

 
Óhegyi Ernő (Bp., II. Rákóczi F. g. II. o. t.)

 
Megjegyzések: 1. Az utolsó mondat alapján vázolhatjuk egy másik megoldás gondolatmenetét. Függetlenül az edényben levő víz mennyiségétől nyomjuk le a kockát az edény fenekére, és nézzük meg, milyen magasságig van mellette víz. Ha ez több, mint 5  cm, a kocka felemelkedik, és úszni fog. Tehát az úszáshoz szükséges minimális vízmennyiség 5  cm0,44  dm2=0,22 liter. Eszerint az első esetben úszik a kocka, a másodikban nem.
 Kiss Péter (Szeged, Ságvári E. g. II. o. t.)
 
2. Egyik megoldó sem ismerte fel, hogy a kocka nem mindig úszik egyik lapján. Erre a kérdésre cikk keretében más alkalommal részletesen visszatérünk.