Вопрос школьника
Людина прикладаючи певні зусилля піднімаєв повітрі залізну гирю мосою 17 кг. Визначте масу залізної гирі, яку людина підніме під водою, прикладаючи такі ж зусилля
Ответ от учителя
Маса залізної гирі не зміниться, якщо людина підніме її під водою прикладаючи такі ж зусилля. Це пов’язано з тим, що маса тіла не залежить від середовища, в якому воно знаходиться.
Однак, під водою залізна гиря буде здається легшою, через те, що вода створює підйомну силу на тіло, яка зменшує ефективну вагу гирі. Цю підйомну силу можна обчислити за формулою Архімеда:
F = ρ * V * g
де F — підйомна сила, ρ — густина рідини (води), V — об’єм тіла, g — прискорення вільного падіння.
Об’єм залізної гирі можна обчислити, знаючи її густину (залізо має густину близько 7,8 г/см³) та масу:
V = m / ρ
Отже, якщо маса залізної гирі дорівнює 17 кг, то її об’єм буде:
V = 17 кг / 7,8 г/см³ ≈ 2 179 см³
Підйомна сила на залізну гирю під водою буде:
F = 1 г/см³ * 2 179 см³ * 9,8 м/с² ≈ 21,4 Н
Отже, щоб підняти залізну гирю під водою, людина повинна прикласти зусилля, яке перевищує 21,4 Н, щоб перемогти підйомну силу води. Але маса гирі залишається незмінною і дорівнює 17 кг.
