В вашем распоряжении имеются весы с разновесами, измерительный цилиндр с водой и металлический шарик на нити. Предложите, как определить плотность шарика.

Для определения плотности металлического шарика с использованием указанных инструментов необходимо применить основные физические понятия и законы, в частности, формулу плотности вещества, а также законы Архимеда. Плотность вещества характеризует отношение массы тела к его объему и выражается формулой:

$$ \rho = \frac{m}{V}, $$

где:
− $\rho$ — плотность вещества,
− $m$ — масса тела,
− $V$ — объем тела.

Шаг 1. Определение массы шарика.
Для определения массы шарика необходимо воспользоваться весами. Процесс измерения массы следующий:
1. Поместите металлический шарик на чашу весов.
2. Уравновесьте весы с помощью разновесов. Массу шарика $m$ можно определить по величине разновесов, которые уравновешивают вес шарика.

Шаг 2. Определение объема шарика.
Так как шарик имеет неправильную форму, его объем удобно определять методом вытеснения жидкости. Для этого можно воспользоваться измерительным цилиндром и водой:
1. Налейте в измерительный цилиндр воду. Запишите значение уровня воды, зафиксировав его объем $V_1$.
2. Осторожно погрузите шарик на нити в воду, чтобы он полностью погрузился, но не касался дна цилиндра.
3. После погружения шарика уровень воды в цилиндре поднимется. Запишите новый объем воды $V_2$.
4. Разность между уровнями воды до и после погружения шарика соответствует объему шарика:
$$ V = V_2 - V_1. $$

Шаг 3. Вычисление плотности.
Теперь, зная массу $m$ и объем $V$ шарика, можно рассчитать его плотность по формуле:
$$ \rho = \frac{m}{V}. $$

Замечания:
− Следует учитывать, что измерения массы и объема должны быть выполнены с максимально возможной точностью.
− Если шарик полностью не погружен в воду или если на его поверхности имеются пузырьки воздуха, это может привести к погрешностям в определении объема.

Физическое обоснование метода:
− Затопление шарика в воде работает на основе закона Архимеда, который утверждает, что тело, погружённое в жидкость, вытесняет объём воды, равный объёму тела.
− Весы позволяют измерить массу шарика на основе равновесия сил, действующих на чаши весов.

Таким образом, используя указанные инструменты и методику, можно определить плотность металлического шарика.