Вопрос школьника
Какова величина и направление результирующей силы, действующей на пробковый поплавок объемом V=0,5 см3, целиком погруженный в воду на некоторую глубину? Плотность пробки и воды соответственно равна pт=200 кг/м3, pв=103 кг/м3.
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, результирующая сила будет равна разности веса пробки и веса вытесненной ею жидкости.
Вес пробки можно вычислить по формуле:
Fт = mт * g,
где mт – масса пробки, а g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с2.
Массу пробки можно вычислить, зная ее объем и плотность:
mт = V * pт = 0,5 * 10^-6 м3 * 200 кг/м3 = 0,0001 кг.
Таким образом, вес пробки будет равен:
Fт = 0,0001 кг * 9,81 м/с2 = 0,000981 Н.
Вытесненный объем жидкости будет равен объему пробки, то есть 0,5 см3 или 0,5 * 10^-6 м3. Массу вытесненной жидкости можно вычислить, зная ее плотность:
mв = V * pв = 0,5 * 10^-6 м3 * 103 кг/м3 = 0,0000515 кг.
Вес вытесненной жидкости будет равен:
Fв = mв * g = 0,0000515 кг * 9,81 м/с2 = 0,000505 Н.
Таким образом, результирующая сила будет равна разности веса пробки и веса вытесненной ею жидкости:
Fр = Fт — Fв = 0,000981 Н — 0,000505 Н = 0,000476 Н.
Направление результирующей силы будет направлено вверх, так как вес вытесненной жидкости меньше веса пробки.
