Яким чином можна обчислити виштовхувальну силу, яка діє на прямокутний брусок під час його повного занурення у рідину?

Тема урока: Виштовхувальна сила на прямокутний брусок в рідині

Описание: Виштовхувальна сила, действующая на прямоугольный брусок при полном его погружении в жидкость, может быть рассчитана с использованием закона Архимеда. Закон Архимеда утверждает, что каждое тело, погруженное в жидкость, испытывает восходящую силу, равную весу выталкиваемой жидкости. Формула для расчета виштовхувальной силы (Fв) выглядит следующим образом:

Fв = p * V * g,

где p - плотность жидкости, V - объем выталкиваемой жидкости, g - ускорение свободного падения (приблизительно 9,8 м/с^2 на Земле).

Для прямоугольного бруска объем выталкиваемой жидкости (V) может быть рассчитан по формуле:

V = S * h,

где S - площадь основания бруска, h - высота погружения бруска в жидкость.

Таким образом, виштовхувальная сила (Fв) на прямоугольный брусок может быть определена как произведение плотности жидкости, площади основания бруска и глубины погружения.

Пример:
Предположим, что у нас есть прямоугольный брусок, имеющий площадь основания 0,5 м2, а его высота погружения в жидкость составляет 1 м. Пусть плотность жидкости будет 1000 кг/м3.

Чтобы рассчитать виштовхувальную силу, сначала рассчитаем объем выталкиваемой жидкости:

V = S * h = 0,5 м2 * 1 м = 0,5 м3

Затем, используя формулу для виштовхувальной силы:

Fв = p * V * g = 1000 кг/м3 * 0,5 м3 * 9,8 м/с^2 ≈ 4900 Н

Таким образом, виштовхувальная сила, действующая на брусок, составляет около 4900 Н.

Совет: Для лучшего понимания этой концепции, рекомендуется провести эксперимент, погрузив различные прямоугольные предметы разных размеров и плотностей в воду и измерив силу выталкивания. Это поможет увидеть применение закона Архимеда на практике.

Проверочное упражнение: У вас есть прямоугольный брусок с площадью основания 0,3 м2 и высотой погружения в жидкость 0,8 м. Плотность жидкости составляет 1500 кг/м3. Рассчитайте виштовхувальную силу, действующую на брусок.