Как можно рассчитать, на сколько сантиметров погрузится ПВХ баллон в воду, если его диаметр составляет 64 см, длина 7000 см, а масса тела, погруженного на баллон, равна 200 кг и 120 кг?

Физика 9 класс Архимедова сила и плавание тел расчет погружения ПВХ баллона физика плотность воды диаметр баллона длина баллона масса тела Закон Архимеда объем баллона выталкивающая сила физические формулы Новый

Чтобы рассчитать, на сколько сантиметров погрузится ПВХ баллон в воду, нам нужно использовать принцип Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной жидкости.

Шаги для решения задачи:

1. Определим объем баллона: ПВХ баллон имеет форму цилиндра, поэтому его объем можно рассчитать по формуле:
• V = π * r² * h,

где r - радиус (половина диаметра), h - длина баллона.

2. Рассчитаем радиус:
• Диаметр баллона = 64 см, следовательно, радиус r = 64 см / 2 = 32 см.
3. Рассчитаем объем:
• h = 7000 см.
• V = π * (32 см)² * 7000 см.
• V ≈ 3.14 * 1024 см² * 7000 см ≈ 22619464 см³.
4. Определим вес вытесненной воды: Вес вытесненной воды равен весу, который мы можем рассчитать по формуле:
• F = ρ * V * g,

где ρ - плотность воды (примерно 1000 кг/м³), V - объем, g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).

5. Переведем объем в м³:
• V ≈ 22619464 см³ = 22619464 / 1000000 = 22.619464 м³.
6. Рассчитаем вес вытесненной воды:
• F = 1000 кг/м³ * 22.619464 м³ * 9.81 м/с² ≈ 2216400 Н.
7. Сравним вес вытесненной воды с весом грузов: Теперь мы сравним вес, который будет добавлен к баллону.
• Для груза 200 кг: F_груза = 200 кг * 9.81 м/с² ≈ 1962 Н.
• Для груза 120 кг: F_груза = 120 кг * 9.81 м/с² ≈ 1177.2 Н.
8. Определим, на сколько погрузится баллон: Для этого определим, сколько воды будет вытеснено при каждом грузе.
• Для 200 кг: F_выт = 2216400 Н - 1962 Н = 2214438 Н.
• Для 120 кг: F_выт = 2216400 Н - 1177.2 Н = 2215222.8 Н.
9. Рассчитаем, сколько воды будет вытеснено в см: Используя объем, который соответствует весу вытесненной воды:
• V_выт = F_выт / (ρ * g).
10. Для 200 кг:
• V_выт = 2214438 Н / (1000 кг/м³ * 9.81 м/с²) ≈ 226.4 м³.
• Поскольку V_баллона = 22.619464 м³, то баллон не погрузится полностью, и мы можем рассчитать, на сколько см он погрузится.
11. Для 120 кг:
• V_выт = 2215222.8 Н / (1000 кг/м³ * 9.81 м/с²) ≈ 226.5 м³.

Таким образом, чтобы получить точное значение, нужно учитывать, что баллон не может вытеснить больше своего объема, и в данном случае он не погрузится полностью. Поэтому нужно будет использовать соотношение для определения уровня погружения.

В результате, баллон будет погружен на определенное количество сантиметров в зависимости от массы груза, но не более чем на 7000 см, так как это его длина.