Вопрос школьника
Груз массой m = 2 кг, подвешенный на тонкой нити, целиком погружен в воду и не касается дна. Модуль силы натяжения нити Т = 13 Н. Определить объём груза
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной жидкости. Таким образом, чтобы определить объем груза, необходимо вычислить объем жидкости, которую он вытесняет.
Известно, что модуль силы натяжения нити равен 13 Н, что означает, что сила Архимеда, действующая на груз, равна 13 Н. Так как груз находится в состоянии покоя, то сила Архимеда равна силе тяжести груза, то есть:
F_A = m*g,
где F_A — сила Архимеда, m — масса груза, g — ускорение свободного падения.
Таким образом, получаем:
13 Н = 2 кг * g,
откуда
g = 6,5 м/с^2.
Теперь можно вычислить объем жидкости, которую вытесняет груз. Для этого воспользуемся формулой для объема вытесненной жидкости:
V = F_A / ρ*g,
где V — объем вытесненной жидкости, ρ — плотность жидкости.
Плотность воды при нормальных условиях составляет 1000 кг/м^3. Подставляя известные значения, получаем:
V = 13 Н / (1000 кг/м^3 * 6,5 м/с^2) ≈ 0,002 м^3.
Таким образом, объем груза, вытесняющего жидкость, составляет примерно 0,002 м^3 или 2 литра.
