Тело всплывает. какое соотношение между силой тяжести и архимедовой силой

Fm < FA

Объяснение:

Смотри чертеж:

На электрические заряды действует кулоновская сила:
Fкл = k*q²/(2*r)²         (1)

Проекция силы натяжения Т на ось OY равна весу шарика:
Tу = m*g*cos (α/2)     (2)

Приравниваем (1) и (2):

k*q²/(2*r)²  = m*g*cos (α/2)          (3)

У нас остался не выясненным один вопрос:
А чему равно r?

Из треугольника видим, что:
sin (α/2) = r / L
r = L*sin (α/2) = 0,62*sin 33° ≈ 0,62*0,545 ≈ 0,34 м
Учтем еще, что 
cos (α/2) = cos 33° ≈ 0,839.

И вот только теперь подставляем все полученные данные в (3)

9*10⁹ *q² / (2*0,34)²   = 1*10⁻⁴*10*0,839
1,95*10¹⁰ * q² = 8,39*10⁻⁴
q = √ (8,39*10⁻⁴/1,95*10¹⁰) ≈ 0,2*10⁻⁶ Кл    или   0,2 мкКл

    

Смотрим в справочнике плотность стекла (r1 = 2,5 г/см3), находим с мерного сосуда объём пробки (по увеличению уровня жидкости в сосуде после погружения в него пробки), пусть это будет V. Взвешиваем пробку на весах, находим её массу M. Далее определяем плотность R = M/V, т.е. M = m1+m2 (m1 - масса стекла, m2 - масса воздуха в пробке, ей можно пренебречь, т.е. M = m1), V = v1+v2 (v1 - объем стекла, v2 - искомый объём внутренней полости). Т.о. R = m1/(v1+v2), R(v1+v2)=m1 -> Rv1/m1 +Rv2/m1 = 1 -> v2 = m1/R(1-R/r1).