Question

Стальная болванка массой 200 кг находится на дне водоема и плотно прилегает к нему. Глубина водоема равна 1 м, высота болванки равна 0,2 м. Какую силу надо приложить, чтобы оторвать болванку от дна? Атмосферное давление равно 1,01·10 5 Па.

Answer 1

F = Fд - сила давления на верхнюю грань болванки
Считаем болванку в форме параллелепипеда.
m = ρст.*V = ρст.*h*s => s = m/(ρст.*h1) = 200 кг / (7800 кг/м³ * 0,2 м) =
= 0,13 м² - площадь верхней грани болванки.
Fд. = p * s = (pг. + pатм.) * s = (ρв.*g*h + pатм.) * s =
= (1000 кг/м³*10 Н/кг*(1 м - 0,2 м) + 1,01*10⁵ Па) * 0,13 м² = 
= (8000 Па + 1,01*10⁵ Па) * 0,13 м² =
= (0,08*10⁵ Па + 1,01*10⁵ Па) * 0,13 м² = 1,09*10⁵ Па * 0,13 м² =
= 1,4*10⁴ Н = 14 кН
Именно эту силу нужно приложить чтобы оторвать болванку от дна.
Архимедова сила здесь не поможет, т. к. вода под болванкой отсутствует, а сл-но отсутствует давление на верхнюю грань болванки. Давление на верхнюю грань наоборот создает силу, которая прижимает болванку к дну.

Answer 2

Для ответа на ваш вопрос о силе, необходимой для отрыва стальной болванки массой 200 кг от дна водоема, нам понадобится учесть несколько факторов, включая гравитацию, атмосферное давление и плавучесть.

Гравитация и масса болванки

Масса болванки составляет 200 кг. Гравитационная сила, действующая на болванку, определяется ее массой и ускорением свободного падения, которое на Земле примерно равно 9,8 м/с². Таким образом, гравитационная сила, действующая на болванку, равна:

Fгравитации = масса × ускорение свободного падения

Fгравитации = 200 кг × 9,8 м/с²

Атмосферное давление

Атмосферное давление равно 1,01·10^5 Па. Оно действует как на поверхность водоема, так и на болванку, находящуюся под водой. Атмосферное давление оказывает силу на поверхность болванки, направленную вверх.

Плавучесть

Плавучесть - это сила, действующая на тело, погруженное в жидкость. Она равна весу жидкости, вытесненной телом. В данном случае, болванка вытесняет объем воды, равный ее объему.

Сила, необходимая для отрыва болванки от дна

Чтобы оторвать болванку от дна, необходимо преодолеть гравитационную силу, атмосферное давление и плавучесть.

Сила, необходимая для отрыва болванки = Fгравитации + Fатмосферы + Fплавучести

Подставим значения:

Сила, необходимая для отрыва болванки = (200 кг × 9,8 м/с²) + (1,01·10^5 Па × площадь поверхности болванки) + (плотность воды × ускорение свободного падения × объем болванки)

Учитывая, что площадь поверхности болванки равна ее высоте (0,2 м) умноженной на ее окружности, а объем болванки равен площади основания (окружности) умноженной на ее высоту, мы можем выразить силу, необходимую для отрыва болванки от дна, следующим образом:

Сила, необходимая для отрыва болванки = (200 кг × 9,8 м/с²) + (1,01·10^5 Па × (0,2 м × окружность болванки)) + (плотность воды × 9,8 м/с² × (площадь основания болванки × 0,2 м))

Расчет окружности и площади основания болванки

Для расчета окружности и площади основания болванки нам понадобится знать ее радиус. Однако, в вашем вопросе радиус не указан. Пожалуйста, предоставьте радиус болванки, чтобы мы могли продолжить расчеты и дать вам точный ответ.