Задачи › Сила Архимеда

Транспортная платформа-диск

  1. Транспортная платформа-диск

    «Надежда энергетики» 2015/16, 8–9 кл.
    6/10

    Инженеры сконструировали транспортную платформу в виде диска для перевозки грузов. Она может передвигаться как в воздухе, так и в воде. Предельно нагруженная платформа движется в воздухе в \(20\) раз быстрее, чем в воде. При этом по воздуху она может перевозить груз максимальной массой \(M = 500\) кг, а по воде — \(m = 3000\) кг. Определите массу платформы. Считайте, что её средняя плотность равна плотности воды, а плотность воздуха в \(1000\) раз меньше плотности воды. При решении полагайте, что подъёмная сила платформы прямо пропорциональна плотности окружающей среды и квадрату скорости движения. Платформа движется по воде при полном погружении, но груз не должен намокнуть!

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Запишите условие равновесия платформы с грузом отдельно для воздуха и для воды, учитывая, что подъёмная сила зависит от плотности среды и квадрата скорости.

    Решение

    Диск в воздухе: \[(M+m_0)g = \alpha v_{\text{возд}}^2\rho_{\text{возд}}.\] Диск в воде: \[(m+m_0)g = \alpha v_{\text{вод}}^2\rho_{\text{вод}} + \rho_{\text{вод}}gV_{\text{диска}}.\] Далее: \[(m+\rho_{\text{вод}}V_{\text{диска}})g = \alpha v_{\text{вод}}^2\rho_{\text{вод}} + \rho_{\text{вод}}gV_{\text{диска}}, \qquad mg = \alpha v_{\text{вод}}^2\rho_{\text{вод}}.\] Отсюда \[\frac{M+m_0}{m} = \left(\frac{v_{\text{возд}}}{v_{\text{вод}}}\right)^2\frac{\rho_{\text{возд}}}{\rho_{\text{вод}}}, \qquad \frac{M+m_0}{m} = 10^{-3}\left(\frac{v_{\text{возд}}}{v_{\text{вод}}}\right)^2.\] Ответ: \(m_0 = 700\) кг.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи