Яка сила потрібна для занурення гранітного бруска масою 5 кг у воду?

Sladkiy_Angel

70

Чтобы решить данную задачу, нам понадобится учесть несколько физических законов.

Первый закон, который нам понадобится - закон Архимеда. Он гласит, что тело, погруженное в жидкость, испытывает силу поддержания, равную весу вытесняемой жидкости. Иными словами, сила, которую испытывает погруженный объект, равна весу объема жидкости, которую он вытесняет.

Формула, которую мы можем использовать для вычисления силы Архимеда, выглядит так:
\[F_A = \rho \cdot g \cdot V \]
где
\(F_A\) - сила Архимеда,
\(\rho\) - плотность жидкости,
\(g\) - ускорение свободного падения,
\(V\) - объем вытесненной жидкости.

Второй закон, который нам понадобится - закон Второго Ньютона. Он гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение. В данном случае, ускорение будет равно ускорению свободного падения \(g\).

Формула, которую мы можем использовать для вычисления силы, необходимой для занурения объекта в жидкость, выглядит так:
\[F = m \cdot g\]
где
\(F\) - сила, необходимая для занурения,
\(m\) - масса объекта,
\(g\) - ускорение свободного падения.

Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно найти объем вытесненной жидкости. Поскольку гранит имеет плотность примерно 2700 кг/м³, и масса бруска составляет 5 кг, мы можем использовать формулу для объема:
\[V = \frac{m}{\rho}\]
\[V = \frac{5}{2700}\]
\[V \approx 0,00185 \ м³\]

Теперь, используя значение объема, мы можем вычислить силу, необходимую для занурения бруска:
\[F = m \cdot g\]
\[F = 5 \cdot 9,8\]
\[F \approx 49 \ Н\]

Таким образом, сила, необходимая для занурения гранитного бруска массой 5 кг в воду, составляет примерно 49 Н (ньютонов).