Давайте разберёмся с этой задачей поэтапно.
Дано:
- Размеры копии уменьшены в 3 раза по линейным параметрам
- Масса копии в 250 раз меньше массы оригинала
Цель:
- Найти плотность пластмассы, из которой сделана копия (и, очевидно, плотность оригинальной статуэтки тоже постоянна, так как используется один и тот же материал).
Шаг 1: Вычисление отношения объёма копии к оригиналу
Площадь поверхности или объем не меняется пропорционально только по линейным размерам.
Объём тела пропорционален кубу линейного размера.
Если линейные размеры уменьшены в 3 раза, то объём уменьшится в \( 3^3 = 27 \) раз.
Итак: \[ V_{\text{копии}} = \frac{V_{\text{оригинала}}}{27} \]
Шаг 2: Взаимосвязь масс и объёма
Масса тела равна произведению плотности на его объём:
\[ m = \rho \times V \]
Где:
- \( m \) — масса
- \( \rho \) — плотность
- \( V \) — объём
Обозначим:
- \( m_{ориг} \), \( V_{ориг} \), \( \rho_{ориг} \) — параметры оригинала
- \( m_{копии} \), \( V_{копии} \), \( \rho_{копии} \) — параметры копии
Так как материал одинаковый: \[ \rho_{копии} = \rho_{ориг} \]
Масса копии указана как в 250 раз меньше:
\[ m_{копии} = \frac{m_{ориг}}{250} \]
Шаг 3: Вязь между массой и объёмом
Хотя при сохранении одинаковой плотности маса пропорциональна объёму, у нас есть:
\[ m_{ориг} = \rho_{ориг} \times V_{ориг} \] \[ m_{копии} = \rho_{копии} \times V_{копии} \]
Но плотность одинаковая (\( \rho_{копии} = \rho_{ориг} \)), значит:
\[ \frac{m_{копии}}{m_{ориг}} = \frac{V_{копии}}{V_{ориг}} \]
И подставляем известные значения:
\[ \frac{1}{250} = \frac{V_{копии}}{V_{ориг}} = \frac{1}{27} \]
Но эти две величины противоречат друг другу, потому что из уменьшения размеров в 3 раза следует уменьшение объёма в 27 раз, а масса в 250 раз. Значит, плотность должна компенсировать этот разрыв.
Шаг 4: Расчет плотности копии
Поскольку масса и объем связаны:
\[ m_{копии} = \rho_{копии} \times V_{копии} \]
А для оригинала:
\[ m_{ориг} = \rho_{ориг} \times V_{ориг} \]
Из условия:
\[ m_{копии} = \frac{m_{ориг}}{250} \] \[ V_{копии} = \frac{V_{ориг}}{27} \]
Подставляем:
\[ \rho_{копии} \times \frac{V_{ориг}}{27} = \frac{\rho_{ориг} \times V_{ориг}}{250} \]
Делим обе части на \( V_{ориг} \):
\[ \rho_{копии} \times \frac{1}{27} = \frac{\rho_{ориг}}{250} \]
Выразим \( \rho_{копии} \):
\[ \rho_{копии} = \rho_{ориг} \times \frac{27}{250} \]
Ответ:
Плотность копии равна:
\[ \rho_{копии} = \rho_{ориг} \times \frac{27}{250} \]
Это означает, что плотность копии составляет приблизительно 0,108 от плотности оригинала.
Если хотите, я могу помочь с конкретным примером или более подробными расчетами!