Uma esfera homogênea E, de volume V e massa específica do, f...

Uma esfera homogênea E, de volume V e massa específica d_o, flutua em um líquido de massa específica d_L com 25% de seu volume submerso (figura 1).

Uma haste H, homogênea, de peso desprezível, é presa por fios ideais a uma mola e à esfera E, e imersa no líquido de massa específica d_L. A haste pode girar em torno do ponto fixo O que a separa em braços desiguais cujos comprimentos são d e 3d. O ponto O é unido ao fundo do recipiente por outra haste rígida. O sistema fica em equilíbrio quando a haste está inclinada de um ângulo θ, a esfera está com metade do seu volume submerso e a elongação na mola é x. A figura 2 ilustra a situação:

A constante elástica da mola é k e a aceleração da gravidade local é g. Os fios usados no sistema são ideais. A constante elástica k da mola vale