Давайте решим задачу шаг за шагом.
Дано:
- Объем льда ( V_{ice} = 2 ) литра = ( 2000 ) см³ (1 литр = 1000 см³).
- Площадь дна сосуда ( S = 400 ) см².
- Плотность льда ( \rho_{ice} = 0,9 \rho_{water} ).
- Плотность керосина ( \rho_{kerosene} = 0,8 \rho_{water} ).
Шаг 1: Найдем массу льда
Плотность воды (принимаем за ерунду) ( \rho_{water} \approx 1 ) г/см³.
Тогда масса льда будет:
[
m_{ice} = V_{ice} \cdot \rho_{ice} = 2000 \text{ см}^3 \cdot (0,9 \cdot 1 \text{ г/см}^3) = 1800 \text{ г}.
]
Шаг 2: Определим, какое количество воды вытеснил лед
Когда лед плавает в воде, он вытесняет объем воды, равный его весу. Так как он полностью погружен в керосин, то освобождает место в воде, и мы можем найти, какой объем воды эквивалентен массе льда.
[
V_{displaced_water} = \frac{m_{ice}}{\rho_{water}} = \frac{1800 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 1800 \text{ см}^3.
]
Шаг 3: Определим уровень, на который упал уровень воды
Теперь мы знаем, что уровень воды упадет на объем, равный количеству вытесненной воды. Для этого используем формулу:
[
h = \frac{V_{displaced_water}}{S},
]
где ( h ) — это высота, на которую упал уровень воды, ( V_{displaced_water} = 1800 ) см³, а ( S = 400 ) см².
Теперь подставим значения:
[
h = \frac{1800 \text{ см}^3}{400 \text{ см}^2} = 4.5 \text{ см}.
]
Ответ
Уровень воды понизился на 4,5 см.