Длинный стеклянный цилиндр радиусом 5см равномерно заряжен с объемной плотностью 10нКл/м. Определить напряженность
поля вблизи поверхности вне цилиндра.

V1 - объем холодной (массы m1 и температуры t1)
V2 - объем горячей (массы m2 и температуры t2)
ro - плотность воды, с - теплоемкоть, t - конечная температура
V - конечный объем
m1*c*(t-t1)=m2*c*(t2-t) - уравнение теплового
V1*ro*c*(t-t1)=V2*ro*c*(t2-t)
V1*(t-t1)=V2*(t2-t)
V1*(t-t1)-V2*(t2-t)=0

V1*(t-t1)/(t2-t)-V2=0

V1+V2=V
(сложим 2 последние уравнения)

V1*(t-t1)/(t2-t)+V1-V2+V2=V
V1*(t-t1)/(t2-t)+V1 =V
V1*(t-t1+t2-t)/(t2-t)=V
V1*(t2-t1)/(t2-t)=V

V1=V*(t2-t)/(t2-t1)=200*(60-40)/(60-10) л = 80 л (холодной воды)
V2=V-V1=200-80 л = 120 л (горячей воды)

выталкивающую силу, или силу архимеда, можно вычислить. особенно легко это сделать для тела, стороны которого прямоугольники (прямоугольного параллелепипеда). например, такую форму имеет брусок.

поскольку боковые силы давления жидкости можно не учитывать, так как они взаимно уничтожаются (их равнодействующая равна нулю), то рассматриваются только силы давления воды, действующие на нижнюю и верхнюю поверхности. если тело не полностью погружено в воду, то есть только сила давления воды, действующая снизу. она единственная, которая создает выталкивающую силу.

давление жидкости на глубине h определяется формулой:

p = ρgh

сила давления определяется формулой:

f = ps

заменив давление во второй формуле на равную ему правую часть из первой формулы, получим:

f = ρghs