Question

Выясните, что произойдёт с кубиком, сила тяжести которого 35 Н, если он упадёт в сосуд со ртутью, плотность которой . Объём кубика 0,2дм3. Всплывёт он или утонет в ртути? Сделайте рисунок и изобразите силы, действующие на тело в этом случае.

Answer 1

Рассчитаем плотность ρ2 материала кубика:
его масса равна: М = Р/g = 35/9,8 = 3,57 кг;
Тогда ρ2 = M/V = 3,57/(0,2/10³) = 3570/0,2 = 17857 кг/м³.
Видим, что ρ2 > ρ1. Значит, кубик полностью погрузится в ртуть (опустится на дно сосуда), т. е. УТОНЕТ.

Answer 2

Для того чтобы определить, утонет ли кубик в ртути или всплывет, нам нужно сравнить плотность кубика с плотностью ртути.

Плотность кубика (ρ_кубика) рассчитывается по формуле: ρ_кубика = масса_кубика / объём_кубика

Масса кубика (масса_кубика) вычисляется по формуле: масса_кубика = сила_тяжести_кубика / ускорение_свободного_падения

Ускорение свободного падения обозначается буквой "g" и равно приблизительно 9,81 м/с² на поверхности Земли.

Теперь, плотность ртути (ρ_ртути) равна её массе (масса_ртути) делённой на её объём (объём_ртути).

После того, как мы рассчитаем плотности кубика и ртути, сравним их значения:

Если плотность кубика меньше плотности ртути (ρ_кубика < ρ_ртути), то кубик всплывёт. Если плотность кубика больше плотности ртути (ρ_кубика > ρ_ртути), то кубик утонет. Если плотности равны (ρ_кубика = ρ_ртути), то кубик останется в равновесии, не двигаясь.

Давайте выполним расчёты:

1. Расчёт массы кубика: масса_кубика = 35 Н / 9,81 м/с² ≈ 3,57 кг

2. Расчёт плотности кубика: ρ_кубика = 3,57 кг / 0,2 дм³ = 3,57 кг / 0,2 л = 17,85 кг/л

3. Плотность ртути: Плотность ртути обычно примерно 13,6 кг/л (плотность жидкого ртути при комнатной температуре).

Таким образом, плотность кубика (17,85 кг/л) больше плотности ртути (13,6 кг/л). Это означает, что кубик утонет в ртути.

Рисунок:

luaCopy code
F_тяжести
  ↓
 -----
|     |
| куб |
|     |
 -----
  ↑
  F_архимеда

На рисунке представлен кубик, находящийся в ртути. На него действуют следующие силы:

1. Сила тяжести (F_тяжести) направлена вниз, так как масса кубика приводит к притяжению его к Земле.
2. Сила Архимеда (F_архимеда) направлена вверх, и её величина равна силе выталкивания жидкости, равной весу вытесненной ртути.

Так как плотность кубика больше плотности ртути, то сила тяжести превышает силу Архимеда, и кубик будет утопать в ртути.