Какую силу необходимо применять, чтобы поднимать гранитный камень массой 7 кг равномерно в воде?

Zvezdopad_Volshebnik_8713

51

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать понятие архимедовой силы. Архимедова сила возникает при погружении тела в жидкость и равна весу вытесненной жидкости. В данной задаче вода является жидкостью, а гранитный камень — телом, погруженным в эту жидкость.

Шаг 1: Вычислим вес гранитного камня.
Масса гранитного камня равна 7 кг. Вес определяется умножением массы на ускорение свободного падения, которое в данном случае примем равным 9,8 м/с² (обычное значение на Земле).
Вес камня равен:
\[ Вес = масса \times ускорение \space свободного \space падения = 7 \times 9,8 = 68,6 \space Н \]

Шаг 2: Определим архимедову силу.
Так как гранитный камень находится в воде, его объем должен вытеснить равный объем воды. Мы знаем, что плотность гранита составляет около 2,7 г/см³, а плотность воды составляет 1 г/см³.
Объем гранитного камня равен его массе, деленной на плотность гранита:
\[ Объем \space гранитного \space камня = \frac{масса}{плотность \space гранита} = \frac{7} {2,7} \approx 2,59 \space см³ \]

Объем воды, вытесняемый камнем, будет также равен 2,59 см³.

Архимедова сила равна весу вытесненной воды, который определяется путем умножения плотности воды на объем воды и ускорение свободного падения:
\[ Архимедова \space сила = плотность \space воды \times объем \space воды \times ускорение \space свободного \space падения = 1 \times 2,59 \times 9,8 \approx 25,38 \space Н \]

Шаг 3: Найдем силу, необходимую для поднятия камня.
Теперь мы можем определить силу, необходимую для поднятия гранитного камня равномерно в воде.
Так как камень поднимается равномерно, его вес должен быть компенсирован архимедовой силой.
Следовательно, для поднятия гранитного камня массой 7 кг равномерно в воде, необходимо применять силу, равную архимедовой силе:
\[ Сила = Архимедова \space сила = 25,38 \space H \]

Таким образом, для поднятия гранитного камня массой 7 кг равномерно в воде необходимо применять силу, равную 25,38 Н.