Какую силу необходимо приложить, чтобы удержать в воде стальной рельс с объемом 0,7 м3? (Плотность воды составляет 1000 кг/м3, а плотность стали - 7800 кг/м3.)

Физика 10 класс Плавание и Архимедова сила сила удержание стальной рельс объём плотность воды плотность стали физика задачи по физике механика Архимедова сила Новый

Чтобы определить силу, необходимую для удержания стального рельса в воде, нам нужно учесть два основных момента: силу архимеда, действующую на рельс, и силу тяжести, действующую на рельс.

Шаг 1: Вычисление силы тяжести (Fт)

• Сначала найдем массу стального рельса. Для этого используем формулу:
• Масса (m) = Плотность (ρ) * Объем (V)
• Плотность стали составляет 7800 кг/м3, а объем рельса равен 0,7 м3.
• Следовательно, масса рельса:
• m = 7800 кг/м3 * 0,7 м3 = 5460 кг.
• Теперь вычислим силу тяжести:
• Сила тяжести (Fт) = m * g, где g ≈ 9,81 м/с² (ускорение свободного падения).
• Fт = 5460 кг * 9,81 м/с² ≈ 53600 Н.

Шаг 2: Вычисление силы архимеда (Fа)

• Теперь найдем силу архимеда, действующую на рельс. Она равна весу вытесненной воды.
• Сила архимеда (Fа) = Плотность воды (ρв) * Объем (V) * g.
• Плотность воды составляет 1000 кг/м3, а объем рельса равен 0,7 м3.
• Следовательно, сила архимеда:
• Fа = 1000 кг/м3 * 0,7 м3 * 9,81 м/с² = 6867 Н.

Шаг 3: Определение силы, необходимой для удержания рельса

• Теперь, чтобы удержать рельс в воде, нам нужно приложить силу, которая компенсирует разницу между силой тяжести и силой архимеда.
• Сила, необходимая для удержания (F) = Fт - Fа.
• F = 53600 Н - 6867 Н ≈ 46733 Н.

Таким образом, чтобы удержать стальной рельс с объемом 0,7 м3 в воде, необходимо приложить силу примерно 46733 Н.