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.