Question

Физика 7 Архимедова сила Стальной якорь, имеющий вес в воздухе 3950 н, находится на дне реки. Какую силу надо приложить к цепи якоря, чтобы поднять его?

Answer 1

Дано: F = 3950 H  p(вода) = 10^3 кг/м^3  p(сталь) = 8*10^3 кг/м^3  F1 - ?

Решение:

сила, которую необходимо преодолеть для поднятия якоря - это вес якоря, который в данном случае (под водой) равен: F1 = F - Fa, где Fa - Архимедова сила

F1 = F - p(вода) g V

нам неизвестен объем стали V

F (вес якоря в воздухе) = m g => m = F / g

тогда V = F / g p(сталь)

в итоге получаем: F1 = 3950 - 10^4 * 3950 / 8*10^4 = 3950 - 493,75 = 3456,25 H

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать принцип Архимеда, который гласит, что всякое тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны этой жидкости поддерживающую силу, равную весу вытесненной жидкости.

В данном случае, якорь находится в воде, и мы хотим поднять его на поверхность. Таким образом, на якорь действует Архимедова сила, направленная вверх и равная весу вытесненной воды. Формула для вычисления этой силы выглядит так:

\[ F_A = \rho \cdot V \cdot g \]

где: - \( F_A \) - Архимедова сила, - \( \rho \) - плотность воды, - \( V \) - объем воды, вытесненной якорем, - \( g \) - ускорение свободного падения (приближенно принимается равным 9.8 м/с² на поверхности Земли).

Объем воды, вытесненной якорем, равен объему якоря. Для расчета массы якоря можно воспользоваться формулой:

\[ m = \frac{W}{g} \]

где: - \( m \) - масса якоря, - \( W \) - вес якоря в воздухе (3950 Н), - \( g \) - ускорение свободного падения.

Теперь можем найти объем воды, вытесненной якорем:

\[ V = \frac{m}{\rho} \]

Подставив все значения, мы можем найти Архимедову силу. После этого, чтобы поднять якорь, нам нужно приложить силу, равную его весу в воздухе, плюс дополнительную силу, равную Архимедовой силе:

\[ F_{\text{всего}} = W + F_A \]

Таким образом, для поднятия якоря нам нужно приложить силу \( F_{\text{всего}} \).