1. What is the force of tension in the string holding a polystyrene ball with a volume of 20 cm^3 and a density

Суть вопроса: Физика. Теория плавания тел в жидкостях

Объяснение:
1. Для решения первой задачи вам понадобится понятие плавучести и второй закон Ньютона о движении тела. Удерживающая сила - это вес погруженной вещи. Вычислим необходимые величины. Объем полистиролового шара равен 20 см^3, а плотность - 150 кг/м^3. Масса вычисляется по формуле: масса = объем * плотность. В данном случае масса равна 20 см^3 * 150 кг/м^3 = 3000 г = 3 кг. Известно, что плавучесть груши в жидкости равна силе Архимеда, равной весу вытесненной ею жидкости. По второму закону Ньютона о движении тела в поле силы тяжести существует равенство F∑ = ma, где F∑ - сила, действующая на тело, m - его масса, a - ускорение, вызванное действием внешних сил на тело. Ускорение в данном случае равно нулю, так как тело находится в состоянии покоя или равномерности движения. Зная массу тела, используем формулу веса, чтобы найти силу натяжения в веревке (F∑ = mg). Подставим значение массы тела и ускорения свободного падения (9.8 м/с^2), получим натяжение в веревке, равное 3 кг * 9.8 м/с^2 = 29.4 Н.

2. Вторая задача связана с понятием плавучести. Для решения ее мы воспользуемся принципом Архимеда. Объем выступающей из воды части айсберга равен объему принятой воды, а это равно площади поверхности тела умноженной на толщину выступающей части. Из условия задачи площадь поверхности равна 200 см^2, а толщина равна 2 см. Вычислим объем выступающей части по формуле: объем = площадь * толщина. Получаем объем воды, вытесненной телом (объем воды равен объему выступающей части айсберга). Теперь, зная плотность воды (1000 кг/м^3) и объем, использовав формулу массы (масса = плотность * объем), можно найти массу айсберга. Подставим значения в формулу, получим массу айсберга, равную 1000 кг/м^3 * (200 см^2 * 2 см) = 40000 г = 40 кг.

3. Для решения третьей задачи мы также воспользуемся принципом Архимеда. Погрузив тело в жидкость, усиливается поддерживающая сила, которая компенсирует разницу между силой тяжести тела в воздухе и его силой тяжести в жидкости. Для нахождения плотности жидкости воспользуемся формулой плавучести: плотность жидкости = (F1 - F2) / g * объем, где F1 - натяжение в струне в воздухе, F2 - натяжение в струне в жидкости, g - ускорение свободного падения, объем - объем тела. Подставим значения F1 (156 Н), F2 (140 Н), g (9.8 м/с^2) и объем (неизвестное значение), получим уравнение для нахождения плотности жидкости.

Пример:
1. Задача: Чему равна сила натяжения в веревке, удерживающей полистироловый шар объемом 20 см^3 и плотностью 150 кг/м^3, окунутый в воду?
2. Задача: Найдите массу айсберга, если его площадь поверхности составляет 200 см^2, а он поднимается 2 см над поверхностью воды.
3. Задача: При подвешивании стального тела на струне, натяжение составляло 156 Н. Когда тело погрузили в турбулентную жидкость, натяжение стало равно 140 Н. Определите плотность жидкости.

Совет:
Для более легкого понимания темы можно просмотреть принципы плавучести и законы Ньютона о движении тел. Также полезно ознакомиться с принципами работы крановых весов и практиковаться в решении задач по плавучести и натяжениям в струнах. Смоделируйте в уме каждую ситуацию и представьте, как бы оно выглядело в реальности.

Ещё задача:
Вычислите плотность воды, если известно, что натяжение струны, на которой висит погруженный в воду предмет, уменьшилось с 50 Н до 40 Н. Масса предмета равна 2 кг, ускорение свободного падения 10 м/с^2.