О-160. После достижения теплового равновесия, будет ли стальной шарик потоплен?

Екатерина

48

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно рассмотреть некоторые физические принципы, связанные с плаванием и плавучестью.

Первое, что следует понять, это принцип Архимеда: тело, погруженное в жидкость, получает поддержку возвышающей силы, равной весу вытесненной жидкости. Если вес тела меньше веса вытесненной жидкости, то тело будет плавать на поверхности, иначе - оно будет тонуть.

Теперь применим этот принцип к нашей задаче. Предположим, что стальной шарик имеет массу \(m\) и объем \(V\). Вес шарика можно выразить как \(P = m \cdot g\), где \(g\) - ускорение свободного падения (приближенное значение \(9,8 \, \text{м/с}^2\) на поверхности Земли).

Силу Архимеда можно выразить формулой \(F_A = \rho \cdot V \cdot g\), где \(\rho\) - плотность жидкости, в которую погружен шарик (в данном случае предположим, что это вода).

Теперь посмотрим, что произойдет, когда шарик достигнет теплового равновесия с водой. Если шарик погружен в воду и имеет плотность, меньшую чем плотность воды (\(\rho_{\text{сталь}} < \rho_{\text{вода}}\)), то сила Архимеда будет больше веса шарика и шарик будет плавать на поверхности воды.

Однако, если плотность шарика выше плотности воды (\(\rho_{\text{сталь}} > \rho_{\text{вода}}\)), то сила Архимеда будет меньше веса шарика и он начнет тонуть.

Таким образом, чтобы ответить на вопрос, нам нужно знать плотность стального шарика и плотность воды. Если плотность шарика меньше плотности воды, то он будет плавать, а если плотность шарика больше плотности воды, то он будет тонуть.