Давайте решим поставленные задачи последовательно.
Задача 2
Дано: Вес деревянной доски ( F_{\text{доски}} = 100 , Н ).
Сила Архимеда: Выталкивающая сила, действующая на тело, плавающее в жидкости, равна весу вытесненной жидкости. Так как доска плавает, то выталкивающая сила равна весу самой доски.
Решение:
[ F_{\text{выт}} = F_{\text{доски}} = 100 , Н ]
Ответ: Выталкивающая сила, действующая на доску, равна 100 Н.
Задача 3
Дано: Тело плавает в двух разных жидкостях.
Решение:
Если тело плавает в двух жидкостях, то в одной из них оно может быть частично под водой, а в другой - полностью. Если тело частично погружено в жидкость, это значит, что плотность первой жидкости меньше, чем плотность тела. В сильной жидкости действует меньшая сила Архимеда.
Одно из соотношений:
- В первой жидкости:
[ F_{тяжести} < F_{архимеда} ]
- Во второй жидкости:
[ F_{тяжести} = F_{архимеда} ]
Ответ: Жидкость с меньшей плотностью — первая. Соотношение между силой тяжести и силой Архимеда — в первой жидкости сила тяжести меньше, а во второй они равны.
Задача 5
Объяснение: Бензин легче воды и имеет меньшую плотность, поэтому он будет плавать на её поверхности. При тушении горящего бензина водой, вода не сможет погасить бензин, поскольку он будет всплывать. Более того, поскольку соотношение их плотностей позволяет бензину находиться на поверхности, при заливке водой происходит лишь перемешивание, без возможности полной ликвидации огня.
Ответ: Бензин не тушится водой из-за его меньшей плотности; вода лишь смешивается с бензином.
Задача 6
Дано: Объем воды, вытесненный бруском, ( V_{\text{вытесненный}} = 0.72 , м^3 ) (частичное погружение) и ( V_{\text{полный}} = 0.9 , м^3 ) (полное погружение).
Сила Архимеда:
В первом случае:
[
F_{\text{выт; частично}} = \rho_{\text{вода}} \cdot V_{\text{вытесненный}} \cdot g = 1000 \cdot 0.72 \cdot 9.81 \approx 7072 , Н , (\text{где } g \text{ - ускорение свободного падения})
]
Во втором случае:
[
F_{\text{выт; полностью}} = \rho_{\text{вода}} \cdot V_{\text{полный}} \cdot g = 1000 \cdot 0.9 \cdot 9.81 \approx 8829 , Н
].
Ответ: Выталкивающая сила при частичном погружении равна примерно 7072 Н, а при полном — 8829 Н. Эти силы различны, так как в первом случае брусок вытесняет не весь объем воды.
Задача 7*
Дано: Плотность льда около ( 0.92 , г/см^3 ) или ( 920 , кг/м^3 ), плотность воды ( 1000 , кг/м^3 ).
Решение: Исходя из принципа Архимеда, отношение объемов будет равно отношению плотностей:
[
V_{\text{под водой}} = V_{\text{айсберга}} \cdot \frac{\rho_{\text{айсберг}}}{\rho_{\text{вода}} = \frac{0.92}{1} = 0.92
]
Ответ: Приблизительно 92% объема айсберга находится под водой.