Question

Кусок льда с поперечным сечением 1м2 и толщиной 0,4 плавает в воде какую минимальную работу нужно выполнить чтобы полностью погрузить кусок льда в воду 900кг/м ​​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

дано H=0,4 м

S=1м2

А- ?

1) найдем высоту надводной части

mg=Fa

pл*SHg=pв*g*S(H-h)

0,9H=H-h      h=0,1Н=0,04 м  - ( необходимая для совершения работы высота)

2) ясно для начального состояния F1=mg-Fa1=0

при полном погружении F2+mg=Fa2

F2=pвgHS-pлgHS=100*10*0,4*1=400 Н

так как сила переменная и линейно растет с глубиной

Fср=(F1+F2)/2

А= Fср*h=400*0,04/2=8 Дж

ответ A=8 Дж

Answer 2

Ответ:

7,84 Дж

Объяснение:

Работа совершается против силы Архимеда, которая в данном случае является переменной.

A= Fdh , где d - дельта, а F - сила Архимеда

F= PgV, где P - плотность воды

Для 1-го состояния 2-й закон Ньютона

mg=F1

F=Pgv=PgSh1

Масса льда

m=PлV=PлSh, где Рл - плотность льда

PлShg=PSgh1

Лед погружен в воду на высоту h1

h1=Pл*h/P

Высота, на которую лед погружают в воду

h2=h-h1=h-(Pл*h/P)

Тогда, подставляя всё в формулу работы получим

A= Sg($h^{2}$/2*P)(P-Pл$)^{2}$=7.84 Дж

Answer 3

Для того чтобы погрузить кусок льда в воду, нужно преодолеть силу плавучести, которая действует на лед в воде. Сила плавучести равна весу выталкиваемой жидкости и определяется по закону Архимеда: \( F = \rho \cdot V \cdot g \), где \( F \) - сила плавучести (Н), \( \rho \) - плотность воды (кг/м³), \( V \) - объем выталкиваемой воды (м³), \( g \) - ускорение свободного падения (около 9,8 м/с² на поверхности Земли).

Плотность льда меньше плотности воды, поэтому лед плавает на воде. Площадь поперечного сечения \( A \) льда равна 1 м², а толщина \( h \) льда равна 0,4 м.

Объем куска льда можно найти, умножив площадь поперечного сечения на толщину: \[ V_{\text{леда}} = A \cdot h = 1 \, \text{м}^2 \times 0,4 \, \text{м} = 0,4 \, \text{м}^3 \]

Теперь определим силу плавучести, которая действует на лед в воде: \[ F = \rho_{\text{воды}} \cdot V_{\text{леда}} \cdot g = 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 0,4 \, \text{м}^3 \times 9,8 \, \text{м/с}^2 = 3920 \, \text{Н} \]

Чтобы полностью погрузить кусок льда в воду, нужно преодолеть эту силу плавучести. Минимальную работу \( W \), которую нужно выполнить для этого, можно найти, умножив силу плавучести на путь, на который нужно опустить лед в воду: \[ W = F \cdot s \]

Поскольку лед начинает плавать на поверхности воды, путь \( s \) равен толщине льда \( h \), то есть 0,4 м. Подставляя значения, получаем: \[ W = 3920 \, \text{Н} \times 0,4 \, \text{м} = 1568 \, \text{Дж} \]

Таким образом, минимальную работу, которую нужно выполнить, чтобы полностью погрузить кусок льда с поперечным сечением 1 м² и толщиной 0,4 м в воду плотностью 900 кг/м³, составляет 1568 Дж.