В момент удара молотка массой 300 г по гвоздю скорость движения молотка составляет 5 м/с. Как долго длится удар, если средняя сила удара составляет 40 Н?

Дано:
V=0,7 м3
плотность стали "ро"1 = 7800кг/м куб
Плотность воды "ро"2 = 1000 кг/м куб
Определить силу F - ?

Решение. Находим силу тяжести, действующую на рельс. Она равна произведению ускорения свободного падения (g = 9,8 м/с кв, округляем до 10м/с кв) на массу рельса. Массу рельса найдем по формуле: m=po1*V Масса рельса равна m = 5460 кг; Получим: Fт = gm; Fт = 10м/с кв*5460 кг = 54600 Н. На рельс действует архимедова сила. Она равна F(Aрх) = "ро"2gV. То есть, произведению плотности воды на ускорение свободного падения и объем плиты, "двойка" - это индекс плотности, а не коэффициент.
F(арх) = 1000 кг/м куб *10м/с кв*0,7 м куб = 7000 Н. Сила тяжести направлена вниз, а архимедова сила - вверх. Чтобы удержать рельс, необходимо приложить силу, равную разности этих сил: F = Fт - F(арх) ; F = 54600 Н - 7000 Н = 47600 Н.
ответ: рельс нужно поддерживать, чтобы не упал на дно, с силой 47,6 кН.

Это связано с уникальным строением молекулы воды: она полярна и может образовывать т.н. водородные связи с другими молекулами, при этом атом водорода одной молекулы оказывается связан с атомом кислорода другой молекулы. По этой причине в твердой фазе (лёд) каждая молекула воды образует связи с 4 соседями (2 по атомам водорода и 2 по атому кислорода), формируя структуру, похожую на тетраэдр. При плавлении льда с повышением температуры водородные связи ослабевают, межмолекулярные расстояния сокращаются - плотность воды увеличивается. Это с одной стороны. С другой - рост температуры означает более интенсивное колебательное движение молекул, что приводит к увеличению расстояния между ними, т.е. уменьшению плотности вещества. Вот эти два противоположных процесса и уравновешиваются при температуре около 4 градусов (на самом деле чуть меньше): в диапазоне от 0 до 4 преобладает первый процесс (рост плотности за счет разрыва водородных связей), от 4 градусов и выше - второй (падение плотности из-за усиления колебаний молекул).