Контрольные задания > 5. (Сложная) На кусок пробки (р = 240 кг/м³),
плавающий в воде, положили небольшой
грузик массой 50 г, после чего пробка
полностью погрузилась в воду. Определите
объём пробки. Плотность воды 1000 кг/м³.
Вопрос:
5. (Сложная) На кусок пробки (р = 240 кг/м³),
плавающий в воде, положили небольшой
грузик массой 50 г, после чего пробка
полностью погрузилась в воду. Определите
объём пробки. Плотность воды 1000 кг/м³.
Краткое пояснение: Объем пробки определяется из условия равновесия сил, действующих на пробку с грузиком.
Показать пошаговое решение
Шаг 1: Записываем условие равновесия для пробки с грузиком, когда они полностью погружены в воду.
Архимедова сила равна сумме веса пробки и веса грузика:\[F_\text{A} = P_\text{пробки} + P_\text{грузика}\]\[\rho_\text{воды} \cdot V \cdot g = \rho_\text{пробки} \cdot V \cdot g + m_\text{грузика} \cdot g\]где:
\( \rho_\text{воды} = 1000 \,\text{кг/м}^3 \) - плотность воды,
\( \rho_\text{пробки} = 240 \,\text{кг/м}^3 \) - плотность пробки,
\( V \) - объем пробки (который нужно найти),
\( g \) - ускорение свободного падения (приближенно 10 м/с²),
\( m_\text{грузика} = 50 \,\text{г} = 0.05 \,\text{кг} \) - масса грузика.
Шаг 2: Выражаем объем пробки из уравнения:\[\rho_\text{воды} \cdot V \cdot g - \rho_\text{пробки} \cdot V \cdot g = m_\text{грузика} \cdot g\]\[(\rho_\text{воды} - \rho_\text{пробки}) \cdot V = m_\text{грузика}\]\[V = \frac{m_\text{грузика}}{\rho_\text{воды} - \rho_\text{пробки}}\]