рассчитать какую силу нужно проложить,чтобы удержать в воде медную отливку массой 30 килограмм

Чтобы рассчитать силу, необходимую для удержания медной отливки массой 30 килограммов в воде, нужно учитывать архимедову силу, которая действует на тело, погруженное в жидкость.

Шаг 1: Определение силы тяжести

Сначала рассчитаем силу тяжести, действующую на отливку. Сила тяжести \( F_{g} \) рассчитывается по формуле:

\[ F_{g} = m \cdot g \]

где:

• \( m = 30 \) кг (масса отливки),
• \( g \approx 9.81 \) м/с² (ускорение свободного падения).

Подставим значения:

\[ F_{g} = 30 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 294.3 \, \text{Н} \]

Шаг 2: Определение объёма отливки

Чтобы определить архимедову силу, необходимо знать объём отливки. Плотность меди \( \rho_{Cu} \) составляет примерно 8900 кг/м³. Объём \( V \) можно рассчитать по формуле:

\[ V = \frac{m}{\rho} \]

Подставим известные значения:

\[ V = \frac{30 \, \text{кг}}{8900 \, \text{кг/м}^3} \approx 0.00337 \, \text{м}^3 \]

Шаг 3: Определение архимедовой силы

Архимедова сила \( F_{a} \), действующая на тело, поднимающееся в жидкости, равна весу вытесненной жидкости. Она вычисляется по формуле:

\[ F_{a} = V \cdot \rho_{w} \cdot g \]

где \( \rho_{w} \) — плотность воды, которая составляет примерно 1000 кг/м³.

Подставим значения:

\[ F_{a} = 0.00337 \, \text{м}^3 \cdot 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \approx 33.0 \, \text{Н} \]

Шаг 4: Определение силы, необходимой для удержания отливки

Сила, которая нужна для удержания отливки в воде \( F_{u} \), равна разности между силой тяжести и архиметовой силой:

\[ F_{u} = F_{g} - F_{a} \]

Подставим значения:

\[ F_{u} = 294.3 \, \text{Н} - 33.0 \, \text{Н} \approx 261.3 \, \text{Н} \]

Ответ

Таким образом, чтобы удержать медную отливку массой 30 кг в воде, необходимо приложить силу примерно 261.3 Н.