Для того чтобы рассчитать, на сколько булыжник объемом 100 см³ будет легче в воде, чем в воздухе, нам нужно использовать принцип архимедовой силы.
Воздух
Воздух - это среда, в которой булыжник оказывается в невесомом состоянии, так как его средняя плотность больше плотности воздуха. Воздушное сопротивление на булыжнике минимально, поэтому его вес в воздухе равен его собственному весу.
Вода
Когда булыжник погружается в воду, он оказывается под действием архимедовой силы. Сила Архимеда равна объему жидкости, выталкиваемой вокруг тела, умноженному на плотность жидкости и ускорение свободного падения. Формула силы Архимеда:
[ F_A = \rho_{ж} \cdot V_{погр} \cdot g ],
где:
( \rho_{ж} ) - плотность воды (примерно 1000 кг/м³),
( V_{погр} ) - объем булыжника, переведенный в м³ (( 100 , см³ = 0.0001 , м³ )),
( g ) - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
Находим Вес в Воде
Вес в воде равен разнице между весом булыжника в воздухе и силой Архимеда:
[ W_{вода} = W_{возд} - F_A ].
Расчет
Преобразуем объем булыжника в кубические метры:
[ V_{погр} = 0.0001 , м³ ].
Подставим значения и рассчитаем силу Архимеда:
[ F_A = 1000 , кг/м³ \cdot 0.0001 , м³ \cdot 9.81 , м/с² = 0.981 , Н ].
Теперь найдем вес булыжника в воде:
[ W_{вода} = W_{возд} - F_A ].
Так как объем булыжника мал, его вес в воздухе примерно равен 1 Н.
Следовательно, вес булыжника в воде будет:
[ W_{вода} = 1 , Н - 0.981 , Н = 0.019 , Н ].
Таким образом, булыжник объемом 100 см³ будет легче на 0.019 Н в воде, чем в воздухе.