Question

В водоеме находясь в вертикальном положении, плавает цилиндрическая бочка высотой 30 см и площадью дна 1м^2. Снизу к прикрепляют пружину и равномерно тянут ее за свободный конец до тех пор, пока верхний край бочки не опустится до уровня воды. Определите работы сил тяжести, упругости, Архимеда и тяги за время движения бочки. Коэффициент жесткости пружины 2000 Н/м, плотность воды 1000 кг/м^3, масса бочки 200 кг

Answer 1

Объем бочки 1 м кв*0,3 м=0,3 м куб
Сила тяжес, действ на бочку F=mg=200•10=2000 (H)
Тогда и архимедова сила 2000 Н
FA=gρжVп     
Vп=FA/gρж=2000/(10•1000)=0,2 м³ объем погруж части
Высота подводной части бочки h=Vп/S=0.2/1=0.2 м
Тогда над водой 0,1 м (на столько надо опустить).
При полном погружении FAп=gρжV=10•1000•0,3=3000 Н (больше силы тяжести на 1000 Н)
При погружении сила со стороны пружины будет расти от 0(нуля) до 1000 Н, притом пропорционально, значит средняя будет 500 Н.
Тогда работа  силы тяги Fтяг=500•0,1=50 Дж.
Работа силы тяжести Атяж=2000•0,1=200 Дж
Работа силы архимеда Аарх=2500•0.1=250Дж (сила арх растет от 2000 до 3000 Н, средняя 2500 Н)