Задачи › Плавание тел, устойчивость плавания

Кирпич с двумя отметками

  1. Кирпич с двумя отметками

    Курчатов 2023/24, 7 кл.
    4/10

    Даша опускает тело в форме кирпича с квадратным основанием в воду сначала одной квадратной гранью, затем другой. В обоих случаях кирпич плавает, и Даша делает отметку на кирпиче в том месте, где он соприкасается с водой. Оказалось, что расстояние между двумя отметками равно \(h = 5\text{ см}\). Считая, что каждый раз кирпич погружался в воду меньше, чем наполовину, рассчитайте длину наибольшего ребра \(L\). Плотность тела однородна и равна \(\rho = 400\text{ кг/м}^3\), плотность воды \(\rho_{\text{в}} = 1000\text{ кг/м}^3\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Пусть над водой находится часть кирпича длиной \(x\). Тогда расстояние между отметками связывает \(x\) с наибольшим ребром, а условие плавания даёт второе уравнение.

    Ответ

    \(L = 25\text{ см}\).

    Решение

    1) Обозначим часть кирпича, непогружённую в воду, через \(x\). Тогда длина наибольшего ребра \(L\) выражается как \(L = 2x + h\), откуда \(x = \dfrac{L - h}{2}\).

    2) Обозначим ребро квадратной грани кирпича через \(a\) и запишем уравнение баланса: \[F_{\text{Архимеда}} = F_{\text{тяжести}}, \qquad x\cdot a^2\cdot\rho_{\text{в}}\cdot g = L\cdot a^2\cdot\rho\cdot g,\] \[L = \frac{h}{1 - 2\cdot\rho/\rho_{\text{в}}} = 25\text{ см}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи