3 задание 5 В сосуде с водой находится пробка. Масса пробки 0,06 кг. Определите силу тяжести, действующую на пробку Fт и выталкивающую силу FA Занесите полученные данные в таблицу. Определите поведение пробки в воде.
Ответы
Для решения задачи нам нужно знать плотность воды и материала пробки. Обозначим их ρ_воды и ρ_пробки соответственно.
Сила тяжести, действующая на пробку Fт равна ее весу и определяется по формуле Fт = m * g, где m - масса пробки, а g - ускорение свободного падения (около поверхности Земли оно принимается равным 9,81 м/с²).
Fт = 0,06 кг * 9,81 м/с² = 0,5886 Н
Выталкивающая сила FA равна весу жидкости, которую вытесняет погруженное тело (пробка). Она определяется по закону Архимеда:
FA = ρ_воды * g * V,
где V - объем пробки, вытесненный жидкостью.
Если плотность пробки меньше плотности воды (ρ_пробки < ρ_воды), то пробка будет плавать на поверхности воды, и выталкивающая сила FA будет равна ее весу Fт. Если плотность пробки больше плотности воды (ρ_пробки > ρ_воды), то пробка утонет, и выталкивающая сила FA будет больше ее веса Fт.
Чтобы определить поведение пробки в воде, нам нужно знать объем пробки, чтобы посчитать вытесненную ею жидкость. Если объем пробки равен V_пробки, то вытесненный ею объем жидкости равен V_жидкости = V_пробки.
Предположим, что объем пробки равен 60 мл (это можно проверить, погрузив пробку в измерительный цилиндр с водой и измерив объем вытесненной жидкости). Тогда объем вытесненной пробкой жидкости V_жидкости = 60 мл = 0,06 л.
Подставляя известные значения в формулу для выталкивающей силы, получим:
FA = ρ_воды * g * V_жидкости = 1000 кг/м³ * 9,81 м/с² * 0,06 л = 0,05886 Н.
Сравнивая выталкивающую силу FA и силу тяжести Fт, получаем:
FA < Fт