Question

Какую силу надо приложить к железной болванке массой 39кг, чтобы поднять ее из воды на поверхность?

Answer 1

Ответ:

F > 333,8 Н (направлена вверх)

Объяснение:

Дано:

m = 39 кг -- масса болванки

ρ₁ = 7874 кг/м³ -- плотность железа (по справочным таблицам)

ρ₂ = 997 кг/м³ -- плотность воды (по справочным таблицам)

g = 9,8 Н/кг

Найти: F

На болванку с одной стороны действует сила тяжести, направленная вниз и равная F₁ = m·g, а с другой -- сила Архимеда, направленная вверх и равная F₂ = ρ₂·g·V = m·g·ρ₂/ρ₁ (где V = m / ρ₁ -- объем вытесненной воды).

Чтобы поднять болванку на поверхность, необходимо приложить силу F таким образом, чтобы равнодействующая приложенных к болванке сил была направлена вверх.

Введем координатную ось и направим ее вертикально вверх. Тогда условие подъема болванки можно записать следующим образом:

F – F₁ + F₂ > 0

F > F₁ – F₂ = m·g – g·m·ρ₂/ρ₁ = m·g·(1 – ρ₂/ρ₁) = 39 · 9,8 · (1 – 997 / 7874) ≈ 333,8 Н

Answer 2

Для определения силы, которую нужно приложить, чтобы поднять железную болванку массой 39 кг из воды на поверхность, мы должны учесть принцип Архимеда. Этот принцип гласит, что всякий предмет, погруженный в жидкость, испытывает поддерживающую силу, равную весу выталкиваемой им жидкости. Следовательно, сила, необходимая для поднятия предмета из воды, должна быть равной его весу.

Вес можно рассчитать, умножив массу на ускорение свободного падения на Земле (около 9,8 м/с²):

Вес = масса × ускорение свободного падения Вес = 39 кг × 9,8 м/с² = 382,2 Н (ньютонов)

Следовательно, чтобы поднять железную болванку массой 39 кг из воды на поверхность, необходимо приложить силу примерно 382,2 Н.