Шар, который наполовину погружен в воду и лежит на дне сосуда, имеет массу 2 кг и плотность 8000 кг/м³. Какой силой шар воздействует на дно сосуда?

Физика 11 класс Тематика: Давление в жидкостях физика 11 класс шар в воде сила давления плотность шара масса шара дно сосуда гидростатическое давление Новый

Для того чтобы определить силу, с которой шар воздействует на дно сосуда, необходимо учитывать два фактора: вес шара и архимедову силу, действующую на него.

Шаг 1: Вычисление веса шара

Вес шара (F_вес) можно вычислить по формуле:

F_вес = m * g

• где m - масса шара (2 кг),
• g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²).

Подставим значения:

F_вес = 2 кг * 9.81 м/с² = 19.62 Н.

Шаг 2: Вычисление объема шара

Объем шара (V) можно вычислить по формуле для объема сферы:

V = (4/3) * π * r³.

Однако, нам нужно найти радиус шара. Для этого воспользуемся плотностью:

ρ = m / V,

где ρ - плотность (8000 кг/м³).

Перепишем формулу для объема:

V = m / ρ = 2 кг / 8000 кг/м³ = 0.00025 м³.

Шаг 3: Вычисление архимедовой силы

Архимедова сила (F_арх) равна весу вытесненной воды:

F_арх = ρ_вода * g * V_вытесненной воды.

• Плотность воды (ρ_вода) приблизительно равна 1000 кг/м³.
• Поскольку шар наполовину погружен в воду, объем вытесненной воды равен половине объема шара: V_вытесненной воды = V / 2 = 0.00025 м³ / 2 = 0.000125 м³.

Теперь подставим значения:

F_арх = 1000 кг/м³ * 9.81 м/с² * 0.000125 м³ = 1.22625 Н.

Шаг 4: Вычисление силы, с которой шар воздействует на дно сосуда

Сила, с которой шар воздействует на дно сосуда (F_дно), равна весу шара минус архимедова сила:

F_дно = F_вес - F_арх.

Подставим значения:

F_дно = 19.62 Н - 1.22625 Н = 18.39375 Н.

Ответ: Шар воздействует на дно сосуда силой приблизительно 18.39 Н.