Для решения данной задачи необходимо применить принцип Архимеда, который гласит, что на любое тело, погруженное в жидкость, действует сила Архимеда, равная весу вытесненной телом жидкости.
Задача:
- Дано:
- Вес тела в воздухе (P_т) = 16 Н
- Объем тела (V) = 1000 см³ = 1000 * 10^(-6) м³ = 0,001 м³ (переход из см³ в м³)
- Плотность воды (ρ) = 1000 кг/м³
- Ускорение свободного падения (g) = 10 Н/кг
a) Вычислите силу Архимеда, действующую на тело в воде.
1. Формула для силы Архимеда:
Сила Архимеда (F_A) вычисляется по формуле: \[ F_A = V \cdot \rho \cdot g \] где:
- \( V \) — объем тела,
- \( \rho \) — плотность воды,
- \( g \) — ускорение свободного падения.
2. Подставим известные значения:
\[ F_A = 0,001 \, \text{м}^3 \cdot 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \]
3. Вычислим силу Архимеда:
\[ F_A = 0,001 \cdot 1000 \cdot 10 \] \[ F_A = 0,001 \cdot 10000 \] \[ F_A = 10 \, \text{Н} \]
Ответ:
Сила Архимеда, действующая на тело в воде, составляет 10 Н.
b) Утонет ли это тело в воде? Ответ поясните.
Для определения, утонет ли тело в воде, сравним его вес с силой Архимеда.
- Вес тела в воздухе (P_т) = 16 Н
- Сила Архимеда (F_A) = 10 Н
1. Сравнение весов:
- Если вес тела (P_т) больше силы Архимеда (F_A), то тело утонет.
- Если вес тела (P_т) меньше или равен силе Архимеда (F_A), то тело будет плавать или находиться в состоянии нейтрализация.
2. В данном случае:
\( P_т (16 \, \text{Н}) > F_A (10 \, \text{Н}) \)
Ответ:
Тело утонет в воде, так как его вес (16 Н) больше силы Архимеда (10 Н). Это означает, что под действием силы тяжести тело не может быть поддержано на поверхности воды.