Вопрос школьника
Два кубика, изготовленные из кремния и хрома и имеющие одинаковый объём, опущены в сосуд с водой. Плотность хрома 7,2•10 кг м3, плотность кремния 2,4 кг м3. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на кубик из кремния F1и на кубик из хрома F2
Ответ от учителя
Выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости, равна весу жидкости, вытесненной телом. Таким образом, чтобы рассчитать выталкивающую силу на каждый кубик, необходимо найти массу жидкости, вытесненной каждым кубиком.
Объем каждого кубика одинаковый, поэтому масса жидкости, вытесненной каждым кубиком, будет пропорциональна их плотностям. Масса жидкости, вытесненной кубиком из кремния, будет равна:
m1 = V * p1 = V * 2,4 кг/м3
А масса жидкости, вытесненной кубиком из хрома, будет равна:
m2 = V * p2 = V * 7,2•10 кг/м3
Таким образом, выталкивающая сила на кубик из кремния будет равна:
F1 = m1 * g = V * 2,4 кг/м3 * g
А выталкивающая сила на кубик из хрома будет равна:
F2 = m2 * g = V * 7,2•10 кг/м3 * g
Так как объемы кубиков одинаковые, то V можно сократить в обоих выражениях. Также ускорение свободного падения g можно считать постоянным и равным 9,8 м/с2. Тогда:
F1 = 2,4 кг/м3 * g = 23,52 Н
F2 = 7,2•10 кг/м3 * g = 70,56 Н
Таким образом, выталкивающая сила на кубик из хрома будет примерно в 3 раза больше, чем на кубик из кремния. Это связано с тем, что плотность хрома значительно выше, чем плотность кремния, и он вытесняет больше жидкости.
