Un problema atascado de flotación

Estoy atascado con una pregunta. Por favor ayuda:

Un bloque de metal se pesa en el aire, la balanza de resorte muestra 20 N. Luego se toma un vaso de precipitados con agua que pesa 40 N. El bloque de metal se sumerge en el líquido, el peso aparente es de 16 N. Por lo tanto, la flotabilidad registrada es de 4 N. Entonces, ¿cuál es el peso del vaso de precipitados con agua y bloque ahora?

NOTA agregada para aclaración: mientras flota, el bloque de metal permanece unido a la balanza de resorte de tal manera que el resorte continúa llevando una carga de 16 N.

En algunos libros, he visto que dicen agregar la fuerza de flotación al peso original del vaso de precipitados. Pero, argumento si dos bloques de diferentes masas pero del mismo volumen se hunden en agua en vasos de precipitados separados del mismo peso. Entonces, ¿el peso de los vasos de precipitados sería el mismo?

Respuestas (1)

La fuerza de flotación es la cantidad de fuerza que el líquido ejerce sobre el objeto. Se necesitan 4 N menos para evitar que el objeto caiga cuando está en el líquido, por lo que la fuerza de flotación es de 4 N.

Debido a la naturaleza de "reacciones iguales y opuestas", esto significa que la masa también ejerce una fuerza de 4 N sobre el fluido. Esa fuerza de 4 N sobre el líquido hará que el vaso de precipitados pese 4 N más (solo 4 N del peso están empujando el líquido hacia abajo).

Por lo tanto, el vaso de precipitados tendrá el peso original más la fuerza de flotación de 4 N; para 44 N totales.

Es diferente si los objetos no están sujetos por un resorte o una cuerda. Si pueden hundirse, entonces el vaso de precipitados pesaría 20 N más, ya que toda la masa empujará hacia abajo el vaso de precipitados. En este caso, medimos la fuerza sobre el vaso de precipitados como solo 4 N de esos 20 N.

Esto es incorrecto. El peso del vaso de precipitados más el bloque es obviamente de 60N. Toda la masa del bloque está empujando hacia abajo el vaso de precipitados. El fluido flotante no es un dispositivo antigravedad...
@Pirx El bloque está unido a una balanza de resorte que lee 20 N antes de sumergirse y 17 N después. Si el resorte aún soporta 17 N del peso; ¿Por qué el vaso de precipitados también tendría todo el peso del bloque? Eso sería cierto si el bloque estuviera en el vaso de precipitados y no estuviera sostenido parcialmente por una balanza de resorte; que no es el caso aquí.
JMac, asumí que quitó el peso de la balanza antes de colocarlo en el vaso de precipitados. La pregunta no está clara.
@JakeWatrous No está claro. Dice que está unido a una báscula de resorte y que estás tomando medidas todo el tiempo; esto significa que tendrá que permanecer unido si está usando la balanza de resorte y obtiene una lectura que no es 0. Si se estuviera hundiendo o flotando por sí solo, la balanza de resorte no resistiría nada; y el peso medido para el vaso de precipitados sería el peso del bloque y el vaso de precipitados. Sin embargo, la báscula de resorte resiste parte del peso; solo el 20% del peso está sostenido por fuerzas de flotación; por lo que solo agrega mucho peso.
Y veo lo que estás diciendo y estoy de acuerdo en que probablemente sea lo que pretende el libro, y probablemente lo que significó el OP. En el momento de mi respuesta, vi cierta ambigüedad, especialmente porque el OP decía "hundirse" en lugar de algo así como "sumergido". Un objeto no puede hundirse si está suspendido.
@JakeWatrous Sin embargo, ese fue el problema de OP. Lo malinterpretó como hundimiento, en cuyo caso tendría el peso del objeto y el vaso de precipitados. Mencionó el hundimiento, mientras que la pregunta específicamente no lo hizo. Incluso traté de explicar eso en mi último párrafo. Lamentablemente, esta respuesta está siendo rechazada a pesar de que explica el concepto erróneo.
Sí, imagínense. Ambas respuestas son correctas. HUP.
@JMac La pregunta estaba redactada extremadamente mal entonces. No es posible saber a partir de él que el peso permanece adherido a la báscula. En cualquier caso, soy responsable de ese voto negativo, pero no puedo deshacerlo a menos que edites tu publicación. Una vez que hayas hecho eso, votaré a favor.
@Pirx, no diría extremadamente mal. No establece explícitamente que está midiendo el peso aparente con la misma báscula de resorte, eso es motivo de confusión. Sin embargo, obviamente está implícito, ya que de alguna manera todavía está obteniendo medidas sobre su peso; y solo usan el término sumergido en lugar de hundido o dejado caer.
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