Какой объем занимает железный якорь массой 250 кг, если его поднимают со дна моря с силой натяжения 1,4 кН, а плотность воды равна 1,03 г/см³?

Физика 11 класс Архимедова сила и плавание тел объем железного якоря масса якоря 250 кг сила натяжения 1,4 кН плотность воды 1,03 г/см³ физика 11 класс задачи по физике Архимедова сила Новый

Для решения этой задачи нам нужно найти объем железного якоря. Для этого воспользуемся основными физическими формулами, связанными с плотностью и силой Архимеда.

Шаг 1: Определим силу Архимеда.

Сила Архимеда (F_A) равна весу вытесненной жидкости. Она может быть рассчитана по формуле:

F_A = ρ * g * V

где:

• ρ - плотность жидкости (в нашем случае, воды),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²),
• V - объем вытесненной жидкости (в данном случае, объем якоря).

Шаг 2: Переведем данные в нужные единицы.

Плотность воды у нас дана в г/см³. Переведем ее в кг/м³:

1 г/см³ = 1000 кг/м³, следовательно, 1,03 г/см³ = 1030 кг/м³.

Шаг 3: Найдем силу тяжести якоря.

Сила тяжести (F_G) якоря рассчитывается по формуле:

F_G = m * g

где m - масса якоря (250 кг).

Таким образом, F_G = 250 кг * 9,81 м/с² = 2452,5 Н.

Шаг 4: Используем силу натяжения для нахождения силы Архимеда.

Сила натяжения (T) равна силе тяжести минус сила Архимеда:

T = F_G - F_A.

Из этого уравнения мы можем выразить силу Архимеда:

F_A = F_G - T.

Подставим известные значения:

F_A = 2452,5 Н - 1400 Н = 1052,5 Н.

Шаг 5: Теперь найдем объем якоря.

Подставим значение силы Архимеда в формулу для ее расчета:

1052,5 Н = 1030 кг/м³ * 9,81 м/с² * V.

Теперь выразим объем V:

V = 1052,5 Н / (1030 кг/м³ * 9,81 м/с²).

Шаг 6: Проведем расчеты.

Сначала посчитаем произведение плотности и ускорения:

1030 кг/м³ * 9,81 м/с² ≈ 10130,3 Н/м³.

Теперь подставим это значение в формулу для V:

V ≈ 1052,5 Н / 10130,3 Н/м³ ≈ 0,103 м³.

Итак, объем железного якоря составляет примерно 0,103 м³.