Согласно принципу Архимеда, тело плавает в жидкости, если вес вытесненной жидкости равен весу самого тела.
Обозначим:
- V - полный объем тела,
- V_вытекаемое - объем части тела, погруженной в жидкость,
- ρ_жидкости - плотность жидкости,
- ρ_дерева - плотность дерева,
- g - ускорение свободного падения (вместе с другими постоянными можно не учитывать).
Согласно условию задачи, объем части тела, находящейся на поверхности жидкости, в 4 раза меньше объема тела. То есть:
\[ V_вытекаемое = \frac{V}{5} \]
Так как 1/5 – это часть объема, находящегося под поверхностью жидкости, а 4/5 – это часть, находящаяся над ней.
Теперь можем записать равенство весов:
\[ ρ_жидкости \cdot V_вытекаемое \cdot g = ρ_дерева \cdot V \cdot g \]
Убираем \( g \) из уравнения:
\[ ρ_жидкости \cdot V_вытекаемое = ρ_дерева \cdot V \]
Подставляем известные значения и выражаем плотность дерева:
- \( V_вытекаемое = \frac{V}{5} \)
- \( ρ_жидкости = 900 \, \text{кг/м}^3 \)
Теперь подставим:
\[ 900 \cdot \frac{V}{5} = ρ_дерева \cdot V \]
Сократим \( V \) (предполагаем, что объем не равен нулю):
\[ 900 \cdot \frac{1}{5} = ρ_дерева \]
\[ ρ_дерева = \frac{900}{5} = 180 \, \text{кг/м}^3 \]
Таким образом, плотность дерева равна 180 кг/м³.