Какой наименьший груз из свинца массой m1 должен быть прикреплен к куску пробки массой m2 = 1 кг, чтобы оба объекта

Предмет вопроса: Плавучесть и закон Архимеда

Инструкция: Плавучесть - это свойство тела подниматься на поверхность или оставаться на поверхности жидкости. Закон Архимеда объясняет причину плавучести: тело, погруженное в жидкость, испытывает возвратную силу, равную весу вытесненной жидкости. Если вес тела меньше веса вытесненной жидкости, то тело будет плавать.

Для решения данной задачи сначала найдем вес вытесненной свинцом жидкости. Для этого воспользуемся формулой:

Вес вытесненной жидкости = объем вытесненной жидкости × плотность жидкости × ускорение свободного падения

Объем вытесненной жидкости равен объему пробки, потому что пробка будет полностью погружена в воду. Объем пробки можно найти, разделив ее массу на плотность пробки:

Объем пробки = масса пробки / плотность пробки

После этого найдем массу жидкости, вытесненной пробкой:

масса жидкости = объем пробки × плотность воды

Теперь нам нужно добавить к массе пробки груз из свинца, чтобы суммарная масса была равна массе вытесненной жидкости:

масса свинца + масса пробки = масса жидкости

Так как мы знаем массу пробки и плотность свинца, мы можем найти массу свинца.

Масса свинца = масса жидкости - масса пробки

Теперь найдем силу натяжения нити. В данной задаче сила натяжения нити будет равна весу свинца, так как на нить действуют только два внешних перпендикулярных постоянных силы: сила тяжести свинца и сила натяжения нити. Таким образом:

Сила натяжения нити = масса свинца × ускорение свободного падения

Например:
Дано: масса пробки m2 = 1 кг, плотность свинца ρ1 = 1,13 × 103 кг/м3, плотность пробки ρ2 = 0,2 × 103 кг/м3. Найти: наименьший груз из свинца массой m1 для полного погружения обоих объектов в воду и сила натяжения нити.
Решение:
1. Найдем объем пробки:
объем пробки = масса пробки / плотность пробки = 1 / 0,2 × 103 = 5 × 10-3 м3
2. Найдем массу вытесненной жидкости:
масса жидкости = объем пробки × плотность воды = 5 × 10-3 × 103 × 1 × 103 = 5 кг
3. Найдем массу свинца:
масса свинца = масса жидкости - масса пробки = 5 - 1 = 4 кг
Наименьший груз из свинца будет массой 4 кг.
4. Найдем силу натяжения нити:
сила натяжения нити = масса свинца × ускорение свободного падения = 4 × 1,13 × 103 = 4,52 × 103 Н

Совет: Чтобы лучше понять плавучесть и закон Архимеда, рекомендуется провести дополнительные эксперименты. Например, можно сравнить вес объекта в воздухе и вес объекта, погруженного в воду, чтобы увидеть разницу в весе. Это поможет подтвердить действие закона Архимеда. Также полезно вспомнить, что плотность - это масса, деленная на объем.