Gọi diện tích đáy là S, khối lượng riêng của cốc là [TEX]D_0[/TEX]; Khối lượng riêng của nước là [TEX]D_1[/TEX]; khối lượng riêng của chất lỏng đổ vào là [TEX]D_2[/TEX] ; Thể tích cốc là V
Trọng lượng của cốc: [TEX]P_1 = 10D_0V[/TEX]
Lực đẩy Acsimet tác dụng lên cốc khi thả xuống nước là [TEX]F_A1 = 10D_1Sh_1[/TEX]
Với [TEX]h_1[/TEX] là phần chìm trong nước
\Rightarrow[TEX]10D_1Sh_1 = 10D_0V[/TEX]\Rightarrow [TEX]D_0V = DSh_1 (1)[/TEX]
Khi đổ nước vào cốc chất lỏng ở độ cao [TEX]h_2[/TEX] thì phần chìm là [TEX]h_3[/TEX]
Trọng lượng của cốc chất lỏng là [TEX]P_2 = 10D_0V + 10D_2Sh_2[/TEX]
Lực đẩy Acsimet khi đó: [TEX]F_A2 = 10D_1Sh_3[/TEX]
Cốc cân bằng nên: [TEX]10D_0V + 10D_2Sh_2 = 10D_1Sh_3[/TEX]
Kết hợp (1) ta được : [TEX]D_1h_1 + D_2h_2 = D_1h_3[/TEX]\Rightarrow [TEX]D_2 = \frac{h_3 - h_1}{h_2} D (2)[/TEX]
Gọi [TEX]h_4[/TEX] là chiều cao lượng chất lỏng cần đổ vào ống sao cho mực nước trong cốc và ngoài cốc ngang nhau.
Trọng lượng của cốc chất lỏng khi đó: [TEX]P_3 = 10D_0V + 10D_2Sh_4[/TEX]
Lực Acsimet tác dụng lên cốc chất lỏng là : [TEX]F_A3 = 10D_1S(h_4 + h')[/TEX] (h' là bề dày cốc)
Cốc cân bằng nên : [TEX]10D_0V + 10D_2Sh_4 = 10D_1S(h_4 + h')[/TEX]
\Rightarrow [TEX]D_1h_1 + D_2h_4 = D_1(h_4 + h')[/TEX]\Rightarrow [TEX]h_1 + \frac{h_3 - h_1}{h_2} h_4 = h_4 + h'[/TEX] \Rightarrow [TEX]h_4 = \frac{h_1h_2 - h'h_2}{h_1+h_2 - h_3}[/TEX]
Thay [TEX]h_ =3cm; h_3 = 5cm; h' = 1cm[/TEX] \Rightarrow [TEX]h_4 = 6cm[/TEX]
Vậy lượng chất lỏng cần đổ thêm : 6 - 3 = 3 (cm)