Утопить деревянное тело
3/10В воде плавает деревянное тело, которое вытесняет воду объёмом \(V_0 = 800\) см\(^3\). Какой минимальной силой нужно подействовать на это тело, чтобы полностью утопить его в воде? Плотность дерева \(\rho = 600\) кг/м\(^3\), плотность воды \(\rho_0 = 1000\) кг/м\(^3\). Считать, что \(g = 10\) м/с\(^2\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаМинимальная сила равна дополнительной силе Архимеда при полном погружении тела. Сначала найдите полный объём тела из условия плавания.
Ответ\(F_{\min} = \dfrac{\rho_0(\rho_0-\rho)}{\rho}\,gV_0 \approx 5{,}3\) Н.
РешениеМинимальная сила равна дополнительной силе Архимеда, возникающей при погружении тела в жидкость: \(F_{\min} = \rho_0 g V_{над}\), где \(V_{над}\) — объём части тела, которая при свободном плавании находится над водой. Он равен разности полного объёма тела \(V\) и объёма погружённой части \(V_0\): \(V_{над} = V - V_0\). Объём тела найдём из условия плавания: \(mg = \rho g V = \rho_0 g V_0\), откуда \(V = \dfrac{\rho_0}{\rho}V_0\). Тогда \[F_{\min} = \rho_0 g\left(\frac{\rho_0}{\rho}V_0 - V_0\right) = \frac{\rho_0(\rho_0-\rho)}{\rho}\,gV_0 \approx 5{,}3~\text{Н}.\]
Похожие задачи
- Шайба на границе воды и бензина МОШ 2010/11, 8 кл.
- Корабль переходит из моря в реку МОШ 2010/11, 10 кл.
- Пробка в воде и в масле МОШ 2016/17, 8 кл.
- Сила тяжести плавающего тела Ведомственная 2016/17, 10 кл.
- Банка в воде «Шаг в будущее» 2018/19, 10 кл.
- Ведро с водой и плавающий шар Курчатов 2019/20, 7 кл.