Question

3 задание 5 В сосуде с водой находится пробка. Масса пробки 0,06 кг. Определите силу тяжести, действующую на пробку Fт и выталкивающую силу FA Занесите полученные данные в таблицу. Определите поведение пробки в воде.​

Answer 1

Для решения задачи нам нужно знать плотность воды и материала пробки. Обозначим их ρ_воды и ρ_пробки соответственно.

Сила тяжести, действующая на пробку Fт равна ее весу и определяется по формуле Fт = m * g, где m - масса пробки, а g - ускорение свободного падения (около поверхности Земли оно принимается равным 9,81 м/с²).

Fт = 0,06 кг * 9,81 м/с² = 0,5886 Н

Выталкивающая сила FA равна весу жидкости, которую вытесняет погруженное тело (пробка). Она определяется по закону Архимеда:

FA = ρ_воды * g * V,

где V - объем пробки, вытесненный жидкостью.

Если плотность пробки меньше плотности воды (ρ_пробки < ρ_воды), то пробка будет плавать на поверхности воды, и выталкивающая сила FA будет равна ее весу Fт. Если плотность пробки больше плотности воды (ρ_пробки > ρ_воды), то пробка утонет, и выталкивающая сила FA будет больше ее веса Fт.

Чтобы определить поведение пробки в воде, нам нужно знать объем пробки, чтобы посчитать вытесненную ею жидкость. Если объем пробки равен V_пробки, то вытесненный ею объем жидкости равен V_жидкости = V_пробки.

Предположим, что объем пробки равен 60 мл (это можно проверить, погрузив пробку в измерительный цилиндр с водой и измерив объем вытесненной жидкости). Тогда объем вытесненной пробкой жидкости V_жидкости = 60 мл = 0,06 л.

Подставляя известные значения в формулу для выталкивающей силы, получим:

FA = ρ_воды * g * V_жидкости = 1000 кг/м³ * 9,81 м/с² * 0,06 л = 0,05886 Н.

Сравнивая выталкивающую силу FA и силу тяжести Fт, получаем:

FA < Fт

Answer 2

Для определения силы тяжести, действующей на пробку, и силы выталкивания (архимедовой силы), действующей на пробку в воде, нам нужно знать массу пробки и плотность воды.

1. Масса пробки (m) = 0,06 кг.
2. Плотность воды (ρ) при нормальных условиях (обычная температура и давление) составляет примерно 1000 кг/м³.

Теперь мы можем рассчитать силу тяжести и силу выталкивания:

1. Сила тяжести (Fт) рассчитывается по формуле: Fт = m * g, где:

   • Fт - сила тяжести,
   • m - масса пробки (в килограммах),
   • g - ускорение свободного падения (приближенно 9,8 м/с² на поверхности Земли).

   Fт = 0,06 кг * 9,8 м/с² = 0,588 Н (ньютонов).

2. Сила выталкивания (FA) определяется архимедовой формулой: FA = ρ * V * g, где:

   • FA - сила выталкивания (архимедова сила),
   • ρ - плотность воды (в килограммах на кубический метр),
   • V - объем пробки (в м³),
   • g - ускорение свободного падения.

   Для определения объема пробки (V) нужно знать её плотность (расположенную в воде). Если мы предполагаем, что пробка полностью погружена в воду и её плотность равна плотности дерева (приближенно 500 кг/м³), то объем пробки можно рассчитать следующим образом: V = m / ρ_пробки, где:

   • V - объем пробки,
   • m - масса пробки,
   • ρ_пробки - плотность пробки.

   V = 0,06 кг / 500 кг/м³ = 0,00012 м³.

Теперь мы можем рассчитать силу выталкивания:

FA = 1000 кг/м³ * 0,00012 м³ * 9,8 м/с² = 1,176 Н (ньютонов).

Итак, сила тяжести, действующая на пробку, составляет 0,588 Н, а сила выталкивания (архимедова сила) равна 1,176 Н.

Поскольку сила выталкивания больше силы тяжести, пробка будет плавать на поверхности воды и не утонет.