Для решения задачи, давайте обозначим некоторые величины:
- \( m_s \) — масса пустого стакана (в граммах);
- \( m_w \) — масса воды, заполненной стаканом (340 г);
- \( m_o \) — масса масла, заполненного стаканом (310 г);
- \( m_b \) — масса шарика (40 г);
- \( V_b \) — объём шарика (20 см³).
Теперь разберем информацию, которую мы имеем:
Когда стакан заполнен водой, он весит 340 г. Это включает в себя массу стакана и массу воды.
\[ m_s + m_w = 340 \quad (1) \]
Когда стакан заполнен маслом, он весит 310 г.
\[ m_s + m_o = 310 \quad (2) \]
Масса масла экспериментается, и, учитывая, что плотность воды равна 1 г/см³, можем сказать, что 1 см³ воды весит 1 г. Таким образом, по объему масла можно сказать, что:
\[ m_o = V_o \cdot \rho_o \]
где \( V_o \) — объем масла в стакане, \( \rho_o \) — плотность масла. Однако в данной задаче это не требуется.
Теперь нужно найти разницу между уравнениями (1) и (2):
\[ m_w - m_o = 340 - 310 = 30 \quad (3) \]
Это означает, что масса воды больше массы масла на 30 г.
Теперь учитывая, что плотность масла меньше, чем у воды, можно делать вывод о том, что объем масла в стакане меньше, чем объем воды. Мы можем переписать уравнения (1) и (2), подставляя \(m_o = m_w - 30\):
\[ m_s + (m_w - 30) = 310, \]
подставим \(m_w = 340 - m_s\) в это уравнение:
\[ m_s + (340 - m_s - 30) = 310, \]
что упрощается до:
\[ 340 - 30 = 310, \]
что верно и подсвечивает, что данные расчеты корректны. Теперь найдем массу пустого стакана:
Теперь о положении шарика. Когда мы бросаем шарик в стакан с маслом, весит он 332 г. Это включает в себя массу стакана, масло и шарик. Значит:
\[ m_s + m_o + m_b = 332 \quad (4). \]
Теперь подставим из уравнения (2):
\[ m_s + (310 - m_s) + 40 = 332. \]
Это дает нам:
\[ 310 + 40 = 332. \]
Это также верно. Теперь вернемся к уравнению (1):
В уравнении \( m_s + m_w = 340 \) (в которой мы знаем, что \( m_w = m_o + 30 \)), можем выразить:
Вместе: \[ m_s + (m_o + 30) = 340. \]
Собрав уравнения:
\[ m_s + 310 + 30 = 340, \]
что упрощается до:
\[ m_s + 40 = 340. \]
Таким образом:
\[ m_s = 340 - 40 = 300 \ \text{г.} \]
Следовательно, масса пустого стакана равна 300 г.