Question

Какую надо приложить силу,чтобы держать под водой камень массой 30 кг,объёмом 0,012 м(3)? Изобразите силы на рис графически Оформите: ДАНО: РЕШЕНИЕ:

Answer 1

Итак, на тело действуют силы( см. рисунок)
mg- сила тяжести
Fарх - Сила Архимеда, которая выталкивает тело из воды.
F- Сила, которую мы ищем.

Сила Архимеда равна
FА = ρgV, где ρ – плотность жидкости, V – объем погруженной в жидкость части тела g - ускорение свободного падения.

Итак, напишем уравнение.
Т.к тело не двигается, то его ускорение равно нулю,то
0=mg-F-Fарх.
Получаем, что F=mg-Fарх..
F=(30 * 10)- (1000 * 0.012 * 10)=180 H

А теперь немного дополнительных разъяснений. Почему у меня сила действует наверх?
Стоит сравнить силу тяжести и силу архимеда. Сила тяжести в разы больше. Значит, искомая сила должна "помогать" не силе тяжести, а архимеда, т.е она должна быть направленна по направлении силы архимеда.

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знание о силе тяжести и архимедовой силе.

1. Сначала найдем силу тяжести, действующую на камень:

Сила тяжести (Fг) рассчитывается по формуле:

Fг = m * g,

где Fг - сила тяжести, m - масса объекта (в данном случае, 30 кг), g - ускорение свободного падения (приближенно 9,8 м/с² на поверхности Земли).

Fг = 30 кг * 9,8 м/с² = 294 Н (ньютонов).

2. Затем найдем объем камня:

Объем (V) дан в задаче и равен 0,012 м³.

3. Теперь мы можем найти архимедову силу (Fарх) - силу, которая действует на погруженное в воду тело. Формула для архимедовой силы:

Fарх = плотность * V * g,

где плотность (п) воды приблизительно равна 1000 кг/м³, V - объем тела, погруженного в жидкость, g - ускорение свободного падения (9,8 м/с²).

Fарх = 1000 кг/м³ * 0,012 м³ * 9,8 м/с² = 117,6 Н.

4. Теперь мы можем нарисовать графически силы:

• Сила тяжести (Fг) направлена вниз и имеет величину 294 Н.
• Архимедова сила (Fарх) направлена вверх и имеет величину 117,6 Н.

На графике это будет выглядеть следующим образом:

rCopy code
    ↑ Fарх (117,6 Н)
    │
    │
    │
    │
    └───────────
        Fг (294 Н)

Итак, чтобы держать под водой камень массой 30 кг, вам потребуется приложить силу примерно 294 Н вниз (сила тяжести), чтобы преодолеть архимедову силу воды, действующую вверх, которая составляет примерно 117,6 Н.