Вопрос задан 25.01.2025 в 21:34. Предмет Физика. Спрашивает Кулынбетова Жибек.

Поплавок массой 7 г плавает в воде, погрузившись на треть своего объёма. Чему равна сила Архимеда, действующая на поплавок? Ускорение свободного падения равно 10 м/с2.

Ответ выразите в мН, округлив до целого числа.
Какую минимальную силу необходимо приложить к поплавку, чтобы удержать его в полностью погружённом состоянии?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Коваль Саша.

Чтобы решить задачу, начнем с анализа силы Архимеда и минимальной силы для полного погружения поплавка.

Данные задачи:

  • Масса поплавка m=7г=0,007кгm = 7 \, \text{г} = 0{,}007 \, \text{кг},
  • Поплавок погружен в воду на треть своего объема,
  • Ускорение свободного падения g=10м/с2g = 10 \, \text{м/с}^2.

1. Сила Архимеда, действующая на поплавок

Сила Архимеда (FAF_A) — это сила, с которой жидкость действует на погруженное в неё тело. Она равна весу вытесненной телом жидкости:

FA=ρgVпогружF_A = \rho \cdot g \cdot V_{\text{погруж}}

где:

  • ρ\rho — плотность жидкости (для воды примем ρ=1000кг/м3\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3),
  • VпогружV_{\text{погруж}} — погруженный объем поплавка.

Так как поплавок погружен на треть своего объема, можно выразить погруженный объем VпогружV_{\text{погруж}} через полный объем поплавка VV как:

Vпогруж=13VV_{\text{погруж}} = \frac{1}{3} V

Но так как поплавок находится в состоянии равновесия (он не тонет и не всплывает), сила Архимеда компенсирует вес поплавка. Поэтому можем записать:

FA=mgF_A = m \cdot g

Подставим значения:

FA=0,007кг10м/с2=0,07НF_A = 0{,}007 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 0{,}07 \, \text{Н}

Преобразуем эту силу в миллиньютоны:

FA=0,07Н=70мНF_A = 0{,}07 \, \text{Н} = 70 \, \text{мН}

Ответ: сила Архимеда, действующая на поплавок, равна 70мН70 \, \text{мН}.

2. Минимальная сила для полного погружения поплавка

Чтобы полностью погрузить поплавок, нужно преодолеть силу Архимеда, которая будет действовать на весь объем поплавка, когда он окажется полностью под водой.

Полная сила Архимеда при полном погружении:

FA,полн=ρgVF_{A,\text{полн}} = \rho \cdot g \cdot V

Так как FA=mgF_A = m \cdot g в текущем состоянии, где объем погружен на треть, при полном погружении сила Архимеда будет в три раза больше:

FA,полн=3FA=370мН=210мНF_{A,\text{полн}} = 3 \cdot F_A = 3 \cdot 70 \, \text{мН} = 210 \, \text{мН}

Теперь определим силу, которую нужно приложить. Эта сила должна уравновесить разницу между полной силой Архимеда и текущей силой, которая компенсируется весом поплавка:

Fнеобходимая=FA,полнFA=210мН70мН=140мНF_{\text{необходимая}} = F_{A,\text{полн}} - F_A = 210 \, \text{мН} - 70 \, \text{мН} = 140 \, \text{мН}

Ответ: минимальная сила, необходимая для полного погружения поплавка, равна 140мН140 \, \text{мН}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос