Какова работа, совершаемая при всплытии шарика объемом 0,002 м куб с дна водоема глубиной 5 метров?

Звездопад_В_Космосе

35

Для решения этой задачи нам понадобится знание о работе и применении закона Архимеда.

Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует поддерживающая сила, равная весу объема вытесненной жидкости. Работа же, выполняемая при перемещении тела, определается как произведение приложенной силы на перемещение этого тела.

Теперь применим эти знания к нашей задаче. Мы имеем шарик объемом 0,002 м куб и глубину водоема равную 5 метров. Так как шарик всплывает, на него действует поддерживающая сила, равная весу объема жидкости, которую он вытеснил.

Масса вытесненной воды можно найти, умножив плотность воды на объем вытесненной жидкости:

\[
m = \rho \cdot V
\]

где \(m\) - масса вытесненной воды, \(\rho\) - плотность воды, \(V\) - объем вытесненной воды.

Плотность воды обычно принимается равной 1000 кг/м^3. Подставим значения:

\[
m = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 0,002 \, \text{м}^3 = 2 \, \text{кг}
\]

Масса шарика, следовательно, также равна 2 кг.

Теперь мы можем найти работу, совершаемую при всплытии шарика. Работа определяется как произведение силы, приложенной к телу, и перемещения этого тела. В нашем случае сила поддерживающей силы равна весу вытесненной воды:

\[
F = m \cdot g
\]

где \(F\) - сила, \(m\) - масса вытесненной воды, \(g\) - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с^2).

Подставим значения:

\[
F = 2 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}^2 = 19,6 \, \text{Н}
\]

Так как сила постоянна на всем протяжении перемещения, работу можно найти, умножив силу на перемещение. В нашем случае перемещение равно глубине водоема:

\[
W = F \cdot h
\]

где \(W\) - работа, \(F\) - сила, \(h\) - глубина водоема.

Подставим значения:

\[
W = 19,6 \, \text{Н} \cdot 5 \, \text{м} = 98 \, \text{Дж}
\]

Таким образом, работа, совершаемая при всплытии шарика объемом 0,002 м куб с дна водоема глубиной 5 метров, равна 98 Дж.