Сила, необходимая для поднятия полного ведра в воде, и сила, необходимая для поднятия полного ведра над водой

  • 59
Сила, необходимая для поднятия полного ведра в воде, и сила, необходимая для поднятия полного ведра над водой, при условии отсутствия трения и принятия g = 9,8 Н/кг, равны соответственно ? Н и ? Н. (Результаты округлить до десятых).
Мартышка
31
Чтобы решить эту задачу, нам понадобится применить закон Архимеда и уравнение Ньютона для веса.

Согласно закону Архимеда, всякий раз, когда тело полностью или частично погружено в жидкость, на него действует подъемная сила, равная весу вытесненной жидкости. Подъемная сила равна продукту плотности жидкости (ρ), объема вытесненной жидкости (V), и ускорения свободного падения (g):

Fподъемная=ρVg

В данном случае, вытесняемая жидкость - это вода, а объем вытесненной воды равен объему ведра.

Обозначим подъемные силы при полном погружении в воду и при поднятии над водой через F1 и F2 соответственно.

Теперь применим уравнение Ньютона для веса:

Fвес=mg

Где m - масса ведра.

Для нахождения подъемной силы в воде при полном погружении, мы можем использовать уравнение:

F1=mg

Внимательно посмотрим на это уравнение. Поскольку задача говорит, что сила для поднятия полного ведра в воде равна F1, мы знаем, что она равна весу ведра:

F1=Fвес=mg

Теперь перейдем к нахождению подъемной силы, когда ведро уже поднято над водой. Мы знаем, что сила, необходимая для этого, равна F2.

В случае, если вся поднимаемая масса находится на противоположной стороне от воды (т.е. масса между водой и однойской), мы можем воспользоваться уравнением:

F2=mg

В этом случае вес воды ведра, когда оно находится над водой, и вес, когда оно полностью погружено в воду, равны друг другу. Поскольку оба веса равны F2, мы можем записать:

F2=Fвес=mg

Теперь у нас есть два уравнения на F1 и F2, и оба они равны весу ведра. Значит, мы можем написать:

F1=F2=Fвес=mg

Таким образом, подъемные силы в воде (F1) и над водой (F2) равны весу ведра (Fвес), который рассчитывается по формуле Fвес=mg.

Теперь давайте решим эту задачу численно:

Предположим, что масса ведра (m) составляет 2 кг.

Тогда подставим эту массу в формулу для веса:

Fвес=2кг9,8Н/кг=19,6Н

Таким образом, сила, необходимая для поднятия полного ведра в воде (F1), и сила, необходимая для поднятия полного ведра над водой (F2), при отсутствии трения и принятии g=9,8Н/кг, равны 19,6 Н. Результат округляем до десятых.