Какой объем льда находится под водой и над водой, если он имеет объем 5 дм3 и плавает на поверхности воды?

Murchik_2629

51

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним некоторые основы физики. Когда тело плавает на поверхности жидкости, в данном случае на поверхности воды, оно испытывает две силы: силу тяжести и силу Архимеда. Сила тяжести направлена вниз, а сила Архимеда направлена вверх и равна весу вытесненной жидкости.

Объем льда, который находится над водой, будет равен объему всего льда минус объем льда, находящегося под водой. Ответ на вопрос — какой объем льда находится под водой и над водой — будет зависеть от плотности льда и плотности воды.

Плотность льда составляет около 0.92 г/см³, а плотность воды — около 1 г/см³. Чтобы найти объем льда, находящегося под водой и над водой, нам необходимо учесть, что тело находится в равновесии и его вес равен силе Архимеда.

Теперь рассмотрим пошаговое решение этой задачи:

Шаг 1: Вычислим вес льда с помощью формулы:
\[ Вес = масса \cdot ускорение\, свободного\, падения \]
Ускорение свободного падения примем равным 9.8 м/с².
Масса льда вычислим по формуле:
\[ Масса = плотность \cdot объем \]
Подставим значения и вычислим:
\[ Масса = 0.92 \, г/см³ \cdot 5 \, дм³ = 4.6 \, кг \]

Шаг 2: Вычислим силу Архимеда с помощью формулы:
\[ F_{Арх} = плотность \cdot объем \cdot ускорение\, свободного\, падения \]
Подставим значения:
\[ F_{Арх} = 1 \, г/см³ \cdot V \, дм³ \cdot 9.8 \, м/с² \]

Шаг 3: Установим равенство силы тяжести и силы Архимеда, так как тело находится в равновесии:
\[ Вес \, льда = F_{Арх} \]
\[ 4.6 \, кг \cdot 9.8 \, м/с² = 1 \, г/см³ \cdot V \, дм³ \cdot 9.8 \, м/с² \]
\[ V \, дм³ = 4.6 \, дм³ \]

Таким образом, объем льда, находящегося под водой, равен 4.6 дм³, а объем льда, находящегося над водой, также равен 4.6 дм³.