Пробирку высотой 50 см переворачивают вверх дном и погружают открытым концом в воду на половину высоты. При этом в пробирку затекает столбик воды высотой 5 см (см. рис). Атмосферное давление равно 100 кПа, плотность воды 1000 кг/м3, ускорение свободного падения 10 Н/кг.
Найдите давление воздуха внутри пробирки. ответ выразите в килопаскалях, округлите до целого числа.
———————————
m = 4,5 кг
ρ воды = 1000 кг/м³
———————————
Тело, погруженное в жидкость, теряет в своём весе столько, сколько весит им вытесненная жидкость, а также вытесняет воду такого же объёма, как и оно само.
Вес вытесненной воды равен 15H, а мы можем найти объём этой воды, чтобы впоследствии найти объём и самого тела.
P = mg, или
15H = m × 10H/кг —> m = 15H ÷ 10H/кг = 1,5 кг – масса воды, вытесненной телом.
ρ = ,
где ρ – плотность, m – масса, а V – объём.
Выразим из формулы V:
V = , или
V = 1,5 кг ÷ 1000 кг/м³ = 0,0015 м³ – объём вытесненной воды, а значит и объём тела, помещённого в воду.
Мы имеем объём тела, плотность жидкости, а g = 10H/кг, а значит мы можем вычислить Архимедову силу.
= g × ρ жидкости × V тела, или
10H/кг × 1000 кг/м³ × 0,0015 м³ = 15H.
Масса тела есть, объём тоже. Однако объём не столь важен, чтобы определить вес тела в воздухе.
P в воздухе = mg, или
4,5 кг × 10H/кг = 45H – вес тела в воздухе.
ответ₁: Архимедова сила, действующая на тело массой 4,5 килограмма, погружённое в воду, равна 15H.
ответ₂: вес тела массой 4,5 килограмма в воздухе равен 45H.