Какой объем воды может быть замещен воздухом, заполненным в цистерне подводной лодки, объем которой составляет

Тема урока: Закон Архимеда

Объяснение: Закон Архимеда описывает силу, действующую на тело, погруженное в жидкость или газ. Если тело погружено в жидкость или газ, оно испытывает силу, направленную вверх и равную весу объема вытесненного жидкости или газа. Эта сила называется всплывающей силой.

Для решения задачи нужно использовать формулу для всплывающей силы:

F = ρ * g * V,

где F - всплывающая сила, ρ - плотность жидкости или газа, g - ускорение свободного падения, V - объем вытесненной жидкости или газа.

Плотность воды примерно равна 1000 кг/м³, ускорение свободного падения (g) принимается равным 9.8 м/с². Давление воздуха в цистерне равно 120 атмосферам (1 атмосфера = 101325 Па), а температура считается постоянной.

Объем воды, вытесненной воздухом, можно выразить через объем цистерны, так как при впуске воздуха в цистерну объем воздуха увеличивается, а объем воды уменьшается:

V_воды = V_цистерны - V_воздуха.

Подставим значения в формулу и решим:

F = ρ * g * V_воды = 1000 кг/м³ * 9.8 м/с² * V_воды = m_воды * g,

где m_воды - масса воды.

Так как плотность воды равна 1000 кг/м³, массу воды можно выразить через ее плотность и объем:

m_воды = ρ_воды * V_воды = 1000 кг/м³ * V_воды.

Подставим этот выражение в предыдущее уравнение:

1000 кг/м³ * V_воды * g = m_воды * g.

m_воды * g сокращается с m_воды * g:

1000 кг/м³ * V_воды = V_воды.

Таким образом, объем воды, вытесненной воздухом, равен объему цистерны:

V_воды = V_цистерны = 20 литров.

Демонстрация: Ответом на поставленную задачу является 20 литров.

Совет: Чтобы лучше понять закон Архимеда и его применение в различных задачах, рекомендуется прочитать дополнительные материалы или обратиться к учителю для более подробного объяснения.

Дополнительное задание: Если вместо воздуха в цистерне был бы газ с плотностью 500 кг/м³, какой объем воды был бы вытеснен этим газом?