Здравствуйте, ребята! Давайте разберемся с этой интересной задачей.
Условие задачи:
Медный шар весит 4 Н в воздухе и 3,5 Н в воде. Нам нужно определить, имеет ли шар примесь или полость.
Решение:
Чтобы понять, есть ли в шаре примесь или полость, нужно сравнить плотность шара с плотностью чистой меди.
1. Определяем выталкивающую силу (силу Архимеда):
Разница между весом в воздухе и весом в воде – это и есть выталкивающая сила.
$$F_{A} = P_{возд} - P_{вод} = 4,Н - 3.5,Н = 0.5,Н$$
2. Определяем объем шара:
Выталкивающая сила равна весу вытесненной воды.
$$F_{A} = \rho_{воды} cdot V_{шара} cdot g$$,
где $$\rho_{воды} = 1000,кг/м^3$$ (плотность воды), $$g = 9.8,м/с^2$$ (ускорение свободного падения).
$$V_{шара} = \frac{F_{A}}{\rho_{воды} cdot g} = \frac{0.5,Н}{1000,кг/м^3 cdot 9.8,м/с^2} \approx 5.1 cdot 10^{-5},м^3$$
3. Определяем массу шара:
$$P_{возд} = m cdot g$$, где $$m$$ – масса шара.
$$m = \frac{P_{возд}}{g} = \frac{4,Н}{9.8,м/с^2} \approx 0.408,кг$$
4. Определяем плотность шара:
$$\rho_{шара} = \frac{m}{V_{шара}} = \frac{0.408,кг}{5.1 cdot 10^{-5},м^3} \approx 8000,кг/м^3$$
5. Сравниваем с плотностью меди:
Плотность меди $$\rho_{меди} \approx 8900,кг/м^3$$.
Так как плотность шара (8000 кг/м³) меньше плотности меди (8900 кг/м³), это означает, что в шаре есть полость.
Ответ:
Шар имеет полость.
Таким образом, правильный ответ: Есть полость.