Задачи › Плавание тел, устойчивость плавания

Грузик в мерном стакане

  1. Грузик в мерном стакане

    Физтех 2024/25, 9 кл.
    4/10

    В мерный стакан (прямой круговой цилиндр) до отметки \(12\,\text{см}\) над уровнем дна налита вода. В стакан опустили грузик, сделанный из пластика и металла. Масса грузика в \(8\) раз меньше массы воды. Внутри грузика есть закрытая воздушная полость, занимающая \(20\%\) всего объема, металл составляет \(10\%\) всего объема, остальной объем — пластик. Плотность металла в \(2{,}7\) раза больше плотности воды, плотность пластика составляет \(0{,}8\) от плотности воды.

    На сколько сантиметров поднимется уровень воды в сосуде? Ответ приведите в \(\text{см}\) с округлением до десятых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Найдите среднюю плотность грузика. Если она меньше плотности воды, грузик плавает, и подъём уровня определяется объёмом вытесненной воды.

    Решение

    Пусть \(M\) — масса воды, \(H\) — начальный уровень воды, \(\rho\) — её плотность. Площадь дна \(S = \dfrac{M}{\rho H}\). Масса грузика \(m = \dfrac{M}{n}\), \(n = 8\). Отношение средней плотности грузика к плотности воды \[\alpha = \frac{\langle\rho\rangle}{\rho} = \frac{q}{100\%}\cdot 2{,}7 + \frac{100\% - 20\% - q}{100\%}\cdot 0{,}8,\] где \(q = 10\%\) (доля металла); \(\alpha = 0{,}83 < 1\), грузик плавает. Тогда \(mg = \rho V_{\text{погр}} g\), \(V_{\text{погр}} = \dfrac{m}{\rho} = \Delta H\cdot S\), откуда \[\Delta H = H\,\frac{m}{M} = \frac{H}{n}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи