Какую силу, направленную вверх, необходимо приложить к пластмассовому кубику с ребром длиной 20 см, плавающему в воде

Содержание вопроса: Архимедова сила

Описание: Для решения данной задачи, нам необходимо использовать понятие Архимедовой силы. Архимедова сила возникает, когда тело погружено в жидкость, и равна весу вытесненной телом жидкости. Формула для расчета этой силы выглядит следующим образом:

F = p * V * g,

где F – Архимедова сила, p – плотность жидкости, V – объем вытесненной жидкости, g – ускорение свободного падения.

В данной задаче мы знаем плотность пластмассы (p) и граничное условие, что объем подводной части уменьшился на 40%. Чтобы найти искомую силу (F), нам нужно найти объем вытесненной пластмассой воды.

Определяем объем пластмассового кубика:

V_кубика = a^3 = (20 см)^3 = 8000 см^3.

Затем находим объем вытесненной воды исходя из того, что объем подводной части уменьшился на 40%:

V_воды = V_кубика * (1 - 40%) = 8000 см^3 * (1 - 0,4) = 4800 см^3.

Теперь мы можем рассчитать Архимедову силу, применяемую к пластмассовому кубику:

F = p * V_воды * g = 0,8 г/см^3 * 4800 см^3 * 10 м/с^2 = 38400 г * см/с^2 = 38400 дин.

Ответ: Для того чтобы объем подводной части пластмассового кубика уменьшился на 40%, необходимо приложить силу 38400 дин, направленную вверх.

Совет: Для более легкого понимания принципа работы Архимедовой силы, вы можете провести небольшой эксперимент, пользуясь маленькими предметами и водой в прозрачной емкости. Различайте между понятиями массы и веса тела. Масса – это количество вещества в теле,меряется в кг или г, а вес – это сила притяжения земли к телу,мерится исключительно в ньютонах, N. Тело погружается в воду. Вопрос: всплывет тело или утонет? Если будет больше веса тела и веса жидкости равна весу жидкости, вещество будет всплывать, но если вес жидкости будет больше, чем вес тела, вещество будет тонуть. Вы можете провести такой эксперимент дома, чтобы проиллюстрировать основу задачи по Архимеду, и это поможет вам понять концепцию лучше.

Задача на проверку: Какую силу, направленную вверх, нужно приложить к телу массой 200 грамм, погруженному в воду, чтобы оно полностью всплыло, если плотность вещества равна 0,6 г/см^3? Ускорение свободного падения g = 10 м/с^2.