Решите
На горизонтальном глинистом дне лежит плита массой 200 кг. Плиту нужно поднять с вертикальных тросоа,закрепляемых в центре плиты. Сколько нужно тросов для подъёма, если в воздухе один трос выдерживает не более 10 плит. Высота столба воды 3 метра, площадь плиты 1 КВ.м. , атмосферное давление 100 кПа. Воздух под плиту не попадает​

Формулировка и пояснения

Закон Архимеда формулируется следующим образом[1]: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда:

где  — плотность жидкости (газа),  — ускорение свободного падения, а  — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Тело плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела.

Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха.

Закон Архимеда можно объяснить при разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела.

где PA, PB — давления в точках A и B, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объём погружённой части тела.

В теоретической физике также применяют закон Архимеда в интегральной форме:

,

где  — площадь поверхности,  — давление в произвольной точке, интегрирование производится по всей поверхности тела.

В отсутствие гравитационного поля, то есть в состоянии невесомости, закон Архимеда не работает. Космонавты с этим явлением знакомы достаточно хорошо. В частности, в невесомости отсутствует явление (естественной) конвекции, поэтому, например, воздушное охлаждение и вентиляция жилых отсеков космических аппаратов производятся принудительно, вентиляторами.

Рассмотрим каждый из случаев. Для построения используем два луча: номер 1 - луч, идущий параллельно главной оптической оси и после прохождения через линзу пересекающий ось в фокусе линзы, номер 2 - луч проходящий через оптический центр линзы. Пересечение лучей является изображением точки.

2F) В результате построения получаются два треугольника: АBO и A'B'O. Эти треугольники подобны по углу β (вертикальные углы) и углам A и A' (прямые углы). Но они оказываются ещё и равными, т.к. АО = А'O, следовательно если равны эти две стороны, то равны и остальные: BO = B'O, AB = A'B',

AB = h предмета, а A'B' = H изображения. Высота изображения и высота предмета равны друг другу.

F) Луч номер 2 идёт параллельно лучу номер 1 (это следует из равенства треугольников АBO и A'B'O по прямым углам А и А', которые ещё и соответственные, а также - по сторонам AO и A'О). Из классической геометрии известно, что две параллельные не могут пересечься. Если нет пересечения, то нет изображения.

4F и 3F) Высота изображения получается меньше, чем высота предмета.

При нахождении предмета в точке 2F на оптической оси высоты предмета и изображения равны. Почему они равны - объясняется выше. Кроме того - точки предмета и изображения попарно находятся на равных расстояниях от центра О, который является в данном случае для них геометрическим местом (к примеру точка А на отрезке АB  и точка А' на отрезке A'B' находятся на одинаковом расстоянии от центра О). Но, передвигая предмет дальше от линзы, картина не сохраняется - изображение уменьшается. Луч номер 1 после прохождения через линзу всегда проходит через её фокус. А луч номер 2 меняет своё направление по мере отдаления предмета от линзы - он всегда проходит через оптический центр, и при всё большем и большем удалении предмета от линзы, этот луч всё больше и больше стремится как бы слиться с главной оптической осью. Это хорошо видно, если сравнить рисунки 2F, 3F и 4F между собой. И т.к. луч номер 1 не меняет своего направления, а луч номер 2 стремится к сонаправленности с осью, то чем дальше находится предмет от линзы, тем ближе к главной оптической оси становится точка пересечения лучей 1 и 2.

Ещё можно увидеть такую зависимость: чем меньше угол α между лучами 1 и 2 (или между лучом 2 и главной оптической осью - углы равны, т.к. являются накрест лежащими), тем меньше высота H изображения: α1 < α2 => H1 < H2

ответ: когда предмет находится на расстояниях 4F и 3F от линзы.