Какую вертикальную силу необходимо применить к плавающему в воде пластмассовому кубику с ребром а = 10 см, чтобы объем

Содержание: Архимедова сила и плавучесть

Описание: Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать принцип Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость (например, воду), действует вертикальная сила, равная весу вытесненной жидкости. Зная этот принцип и данные задачи, мы можем решить ее следующим образом.

1. Найдем объем кубика, чтобы определить вес пластмассы. Объем кубика можно найти по формуле V = a^3, где a - ребро кубика. В данном случае, a = 10 см, так что V = 10^3 = 1000 см^3.

2. Найдем вес пластмассы. Для этого умножим объем пластмассы на ее плотность: m1 = V * p1. В нашем случае, p1 = 0,8 г/см^3, поэтому m1 = 1000 * 0,8 = 800 г.

3. Найдем объем погруженной части кубика после применения вертикальной силы. Объем погруженной части будет равен (1 - 0,4) * V, так как погруженная часть сокращается на 40%. В нашем случае, объем погруженной части равен (1 - 0,4) * 1000 = 600 см^3.

4. Найдем массу вытесненной воды после применения вертикальной силы. Масса вытесненной воды будет равна объему погруженной части кубика умноженной на плотность воды. Масса вытесненной воды равна m2 = V * p2. В нашем случае, p2 = 1 г/см^3, поэтому m2 = 600 * 1 = 600 г.

5. Найдем вертикальную силу, применяемую к кубику. Вертикальная сила, равная весу вытесненной воды, будет равна F = m2 * g, где g - ускорение свободного падения. Приближенное значение ускорения свободного падения g принимается равным 9,8 м/с^2. В нашем случае, F = 600 * 9,8 = 5880 Н.

Например: Найти вертикальную силу, которую необходимо применить к плавающему в воде пластмассовому кубику с ребром а = 10 см, чтобы объем его погруженной части сократился на 40%. Решение: Согласно принципу Архимеда, вертикальная сила, равная весу вытесненной жидкости, будет равна 5880 Н.

Совет: Важно помнить, что принцип Архимеда действует только на плавающие или погруженные в жидкость объекты. Для решения подобных задач, сначала определите объем вытесненной жидкости и используйте его для нахождения вертикальной силы.

Задача на проверку: Какая вертикальная сила будет действовать на плавающий в воде объект с объемом 500 см^3 и плотностью 0,5 г/см^3? Плотность воды равна 1 г/см^3.