Задачи › Сила Архимеда

Лёд в аквариуме

  1. Лёд в аквариуме

    «Шаг в будущее» 2019/20, 9 кл.
    6/10

    В кубическом сосуде с ребром \(d = 50\) см до уровня \(h = 10\) см налита вода при \(t = 0\) °С. В аквариум положили куб изо льда с ребром \(a = 20\) см, также имеющий температуру \(t = 0\) °С, и начали доливать воду, имеющую температуру \(t = 0\) °С. Какую массу воды \(0\) °С нужно добавить, чтобы лед начал всплывать? Аквариум находится в помещении, в котором температура равна \(t = 0\) °С. Эффектом прилипания пренебречь. Плотность воды равна \(\rho_{\text{в}} = 1000\) кг/м\(^3\), плотность льда равна \(\rho_{\text{л}} = 900\) кг/м\(^3\). Ответ выразите в килограммах с точностью до десятых долей.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сначала найдите, до какого уровня поднимется исходная вода после погружения куба. Затем запишите условие начала всплывания куба.

    Ответ

    \(12{,}8\) кг.

    Решение

    Уровень воды после опускания ледяного куба: \[d^2 h = (d^2 - a^2) h_1, \qquad h_1 = \frac{d^2 h}{d^2 - a^2}.\] Условие всплывания ледяного куба: \[\rho_{\text{л}} a^3 g = \rho_{\text{в}} a^2 H g,\] где \(H\) — уровень воды, установившийся после доливания. Масса доливаемой воды: \[m = \rho_{\text{в}} (d^2 - a^2)(H - h_1) = \rho_{\text{в}} (d^2 - a^2) \left(\frac{\rho_{\text{л}}}{\rho_{\text{в}}} a - \frac{d^2 h}{d^2 - a^2}\right) \approx 12{,}8~\text{кг}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи