Вопрос школьника
Шар, на который действует сила тяжести 0,2 Н, погружен в воду. Объем шара 10 см3. Утонет он или всплывет, если его отпустить?
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть, какие силы действуют на шар в воде.
Сила тяжести направлена вниз и равна 0,2 Н. Она стремится опустить шар вниз.
Сила Архимеда направлена вверх и равна весу жидкости, которую вытесняет шар. Она стремится поднять шар вверх.
Если сила Архимеда больше силы тяжести, то шар будет всплывать. Если же сила тяжести больше силы Архимеда, то шар будет тонуть.
Для расчета силы Архимеда необходимо знать плотность воды и плотность материала, из которого сделан шар. Предположим, что шар сделан из стали, плотность которой равна 7,8 г/см3. Плотность воды равна 1 г/см3.
Объем жидкости, которую вытесняет шар, равен объему шара, то есть 10 см3.
Масса шара равна его объему, умноженному на плотность материала:
m = V * p = 10 см3 * 7,8 г/см3 = 78 г
Сила тяжести равна весу шара:
Fт = m * g = 78 г * 9,8 м/с2 = 0,7644 Н
Сила Архимеда равна весу жидкости, которую вытесняет шар:
Fа = Vж * g = 10 см3 * 1 г/см3 * 9,8 м/с2 = 0,98 Н
Сила Архимеда больше силы тяжести, поэтому шар будет всплывать. Ответ: шар всплывет.
