Các lực tác dụng vào phần ngập trong nước của thanh là: trọng lực \(\overrightarrow{P}\), lực đẩy Ác-si-mét \(\overrightarrow{F_A}\). Do thanh thẳng, đồng chất và tiết diện đều nên điểm đặt của \(\overrightarrow{P}\) là điểm G nằm chính giữa thanh và điểm đặt của lực đẩy Ác-si-mét \(\overrightarrow{F_A}\) là điểm A nằm chính giữa phần ngập trong nước.
\(\overrightarrow{P}\) và \(\overrightarrow{F_A}\) song song nhưng ngược chiều nhau.
Gọi α là góc hợp bởi thanh và mặt nước khi lặng.
Khi thanh cân bằng, ta áp dụng quy tắc mômen đối với trục quay tại O (là điểm đầu thanh gắn với bản lề):
MP = MFa (MN = 0)
⇔ P.cosα.\(\frac{l}{2}\) = FA.cosα.\(\frac{3l}{4}\)
⇔ \(\frac{P}{2}\) = \(\frac{3F_A}{4}\) (triệt tiêu cosα.l)
⇔ \(\frac{P}{F_A}\) = \(\frac{3}{2}\)
Gọi S là tiết diện của thanh và d là trọng lượng riêng của thanh, ta có:
\(\frac{d_{thanh}.V_1}{d_{nước}.V_2}\) = \(\frac{d_{thanh}.S.l}{d_{nước}.S.\frac{l}{2}}\) = \(\frac{d_{thanh}}{10000.\frac{1}{2}}\) = \(\frac{3}{2}\) ⇒ dthanh = 7500 (N/m3)
Bạn có thể tham khảo cách làm khác: tại đây.