Задача по физике: кокос плавает в воде. Чтобы полностью погрузить его под воду, нужно приложить силу 450 Н. Чтобы удержать его в воздухе, сила равна 60 Н. Вода плотность ρ = 1000 кг/м³, g = 10 Н/кг. Найти масса и объём кокоса.
Пояснения и решение по шагам:
- Обозначения и данные
- Вода: ρ = 1000 кг/м³, g = 10 Н/кг.
- Вес кокоса в воздухе: W = м g. По условию держать кокос в воздухе нужно 60 Н, значит W = 60 Н.
- Следовательно масса кокоса: м = W / g = 60 / 10 = 6 кг.
- Сила Архимеда (buoyant force) при полном погружении
- Объём кокоса: V (м³). Объём вытеснённой воды: ρ g V.
- Сила Архимеда: B = ρ g V = 1000 * 10 * V = 10000 V Н.
- Уравнение равновесия при полном submerged (полностью погружён) Когда кокос полностью submerged, на него действуют:
- вниз: вес W = 60 Н и внешняя сила F_down (для погружения) = 450 Н;
- вверх: сила Архимеда B.
Для статического равновесия суммарные силы = 0: W + F_down = B Формула: B = W + F_down = 60 + 450 = 510 Н.
Найдём объём V B = ρ g V → V = B / (ρ g) = 510 / (1000 * 10) = 510 / 10000 = 0.051 м³.
Проверка и дополнительные данные
- Масса кокоса: м = 6 кг (из шага 1).
- Объём: V ≈ 0.051 м³ (или 51 литр).
- Плотность кокоса: ρ_c = м / V ≈ 6 / 0.051 ≈ 117.6 кг/м³. Это меньше чем плотность воды, поэтому кокос действительно плавает на поверхности и его легко выталивает вода.
Ответ:
- Масса кокоса: примерно 6 кг.
- Объём кокоса: примерно 0.051 м³ (≈ 51 литр).
- Плотность кокоса: примерно 118 кг/м³ (для справки).