Контрольные задания > 6. Сосновый брусок в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющего размеры a = 30 см, b = 20 см и c = 10 см, начинают осторожно опускать в ванну с водой (как показано на рисунке). Чему будет равна глубина погружения бруска в воду при плавании? Ответ дайте в см. (Плотность сосны \(\rho\) = 400 кг/м³)
Вопрос:
6. Сосновый брусок в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющего размеры a = 30 см, b = 20 см и c = 10 см, начинают осторожно опускать в ванну с водой (как показано на рисунке). Чему будет равна глубина погружения бруска в воду при плавании? Ответ дайте в см. (Плотность сосны \(\rho\) = 400 кг/м³)
Ответ:
Когда брусок плавает, сила тяжести, действующая на него, равна силе Архимеда.
Сила тяжести: (F_T = mg = \rho_{сосны} * V * g), где (V) - объем бруска, (g) - ускорение свободного падения.
Объем бруска: (V = a * b * c = 30 см * 20 см * 10 см = 6000 см^3 = 0.006 м^3)
(F_T = 400 кг/м^3 * 0.006 м^3 * g = 2.4g)
Сила Архимеда: (F_A = \rho_{воды} * V_{погруженной части} * g), где (\rho_{воды}) - плотность воды (1000 кг/м³), (V_{погруженной части}) - объем погруженной части бруска.
Пусть h - глубина погружения. Тогда (V_{погруженной части} = a * b * h = 30 см * 20 см * h = 600h см^3 = 0.0006h м^3)
(F_A = 1000 кг/м^3 * 0.0006h м^3 * g = 0.6h * g)
При плавании (F_T = F_A):
2. 4g = 0.6h * g
3. 4 = 0.6h
h = 2.4 / 0.6 = 4 см
Ответ: 4 см