Задача №1. Запишем условие. Масса плиты равна m = 40,5 кг; плотность мрамора находим в таблице задачника; "ро"1 = 2700кг/м куб: Плотность воды "ро"2 = 1000 кг/м куб. Определить сил у F - ?Решение. Находим силу тяжести, действующую на плиту. Она равна произведению ускорения свободного падения (g = 9,8 м/с кв, округляем до 10м/с кв) на массу плиты. Получим: Fт = gm; Fт = 10м/с кв*40,5 кг = 405 Н. . Теперь, зная массу плиты и плотность мрамора, находим объем плиты. Он равен отношению массы к плотности V = m/"ро"1; V = 40,5 кг/2700 кг/м куб = 0,015 м куб. На плиту действует архимедова сила. Она равнаF(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*0,015 м куб = 150 Н. Сила тяжести направлена вниз, а архимедова сила - вверх. Чтобы удержать плиту, необходимо приложить силу, равную разности этих сил: F = Fт - F(арх) ; F = 405Н - 150Н = 255 Н. ответ: плиту нужно поддерживать, чтобы не упала на дно, с силой 255 Н. Задача №2. Запишем условие. m = 80г = 0,08 кг; Находим в таблице плотность пробкового дерева "ро"1 = 200 кг/м куб; Плотность воды и ускорение силы тяжести мы уже находили: "ро"2 = 1000 кг/м куб и g = 10 Н/кг. (так удобнее записать, но это те же м/с кв! ) Действия похожие. Сила тяжести Fт = gm; F = 10Н/кг*0,08 кг = 0,8 Н; Объем куска дерева: V = m /"ро"2; V =0,08 кг/ 200 кг/м куб = 0,0004 м куб; Архимедова сила F(арх) = "ро"2*gV F(арх) = 200 кг/м куб *10Н/кг*0,0004 м куб = 4 Н; Так как архимедова сила больше силы тяжести, то кусок пробкового дерева при погружении его воду, будет всплывать. И, чтобы удержать его под водой, необходимо приложить силу, равную разности между архимедовой силой (4 Н) и силой тяжести (0,8 Н) . Теперь мы уже будем не поддерживать кусок дерева, а давить на него сверху. Чтобы не всплывал. А сила равна F = F(арх) - Fт; F= 4Н - 0,8Н = 3,2Н. "Питерки" Вам!
Дано ρ1=1000 кг/м³ (плотность воды) ρ2=800 кг/м³ (плотность спирта) ρ3=13600 кг/м³ (плотность ртути) h1=0.8 м (высота воды) h2=0.15 м (высота спирта)
h3-? (высота (разность уровней) ртути)
Решение Очевидно, что вода давит сильнее, чем спирт. Поэтому в колене, где находится вода, уровень ртути будет ниже, чем в колене, где спирт. Мысленно (вы можете на рисунке) проведем через точку соприкосновения воды с ртутью горизонтальную линию. Эта линия пересечет другое колено , и давления на этих уровнях и в первом и во втором коленах будут одинаковыми: р1=р2 В первом колене давит только вода, во втором колене давит ртуть и спирт: ρ1gh1=ρ2gh2+ρ3gh3 <---> ρ1h1=ρ2h2+ρ3h3 , отсюда h3: h3=(ρ1h1-ρ2h2)/ρ3=(1000*0.8-800*0.15)/13600=0.05 м=5 см
V = m/"ро"1; V = 40,5 кг/2700 кг/м куб = 0,015 м куб. На плиту действует архимедова сила. Она равнаF(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*0,015 м куб = 150 Н. Сила тяжести направлена вниз, а архимедова сила - вверх. Чтобы удержать плиту, необходимо приложить силу, равную разности этих сил: F = Fт - F(арх) ; F = 405Н - 150Н = 255 Н. ответ: плиту нужно поддерживать, чтобы не упала на дно, с силой 255 Н.
Задача №2. Запишем условие. m = 80г = 0,08 кг; Находим в таблице плотность пробкового дерева "ро"1 = 200 кг/м куб; Плотность воды и ускорение силы тяжести мы уже находили: "ро"2 = 1000 кг/м куб и g = 10 Н/кг. (так удобнее записать, но это те же м/с кв! ) Действия похожие. Сила тяжести Fт = gm; F = 10Н/кг*0,08 кг = 0,8 Н; Объем куска дерева: V = m /"ро"2;
V =0,08 кг/ 200 кг/м куб = 0,0004 м куб; Архимедова сила F(арх) = "ро"2*gV
F(арх) = 200 кг/м куб *10Н/кг*0,0004 м куб = 4 Н; Так как архимедова сила больше силы тяжести, то кусок пробкового дерева при погружении его воду, будет всплывать. И, чтобы удержать его под водой, необходимо приложить силу, равную разности между архимедовой силой (4 Н) и силой тяжести (0,8 Н) . Теперь мы уже будем не поддерживать кусок дерева, а давить на него сверху. Чтобы не всплывал. А сила равна F = F(арх) - Fт;
F= 4Н - 0,8Н = 3,2Н. "Питерки" Вам!
ρ1=1000 кг/м³ (плотность воды)
ρ2=800 кг/м³ (плотность спирта)
ρ3=13600 кг/м³ (плотность ртути)
h1=0.8 м (высота воды)
h2=0.15 м (высота спирта)
h3-? (высота (разность уровней) ртути)
Решение
Очевидно, что вода давит сильнее, чем спирт. Поэтому в колене, где находится вода, уровень ртути будет ниже, чем в колене, где спирт. Мысленно (вы можете на рисунке) проведем через точку соприкосновения воды с ртутью горизонтальную линию. Эта линия пересечет другое колено , и давления на этих уровнях и в первом и во втором коленах будут одинаковыми:
р1=р2
В первом колене давит только вода, во втором колене давит ртуть и спирт:
ρ1gh1=ρ2gh2+ρ3gh3 <---> ρ1h1=ρ2h2+ρ3h3 , отсюда h3:
h3=(ρ1h1-ρ2h2)/ρ3=(1000*0.8-800*0.15)/13600=0.05 м=5 см
ответ: h3=5 см