Какова плотность вещества камушка, если его масса в 1,5 раза меньше массы оставшейся воды в сосуде, учитывая, что камушек опустили на тонкой нити в цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, и он оказался полностью погружен в жидкость, не касаяс...
Какова плотность вещества камушка, если его масса в 1,5 раза меньше массы оставшейся воды в сосуде, учитывая, что камушек опустили на тонкой нити в цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, и он оказался полностью погружен в жидкость, не касаясь ни дна, ни стенок сосуда? При этом через край сосуда вылилось 19% воды, а гидростатическое давление на его дно увеличилось на 5%. Ответ выразите в кг/м3, округлив до целых. Считайте, что плотность воды составляет 1000 кг/м3.
Давайте разберемся с задачей шаг за шагом.
1. **Определим массу воды в сосуде до погружения камушка.**
Пусть масса оставшейся воды в сосуде равна m. Тогда масса камушка будет равна 1,5 * m.
2. **Определим, сколько воды вылилось из сосуда.**
У нас указано, что через край сосуда вылилось 19% воды. Это означает, что после погружения камушка в сосуд, масса воды уменьшилась на 19% от ее начальной массы m.
Таким образом, масса вылившейся воды равна 0,19 * m.
3. **Запишем уравнение для массы воды после выливания.**
После того как камушек был погружен, оставшаяся масса воды будет:
m - 0,19 * m = 0,81 * m.
4. **Определим изменение гидростатического давления.**
Гидростатическое давление на дно сосуда зависит от высоты столба жидкости. У нас указано, что гидростатическое давление увеличилось на 5%. Это означает, что добавление камушка вызвало увеличение давления, которое можно выразить через плотность и высоту.
Поскольку давление увеличилось на 5%, можно записать:
P = ρ * g * h,
где P - изменение давления, ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения (приблизительно 9,81 м/с²), h - высота столба воды.
Увеличение давления на 5% от начального давления (которое было до погружения камушка) можно выразить как:
0,05 * ρ * g * h_0, где h_0 - начальная высота столба воды.
5. **Сравним давление до и после погружения камушка.**
После погружения камушка, давление будет:
P' = ρ * g * (h_0 + h_камушка),
где h_камушка - высота, соответствующая объему камушка.
Мы знаем, что P' = P + 0,05 * P, что можно записать как:
P' = 1,05 * P.
6. **Определим объем камушка.**
Поскольку камушек полностью погружен в воду, его объем равен объему вытесненной воды. Объем вытесненной воды можно выразить через массу:
V_камушка = m_камушка / ρ_воды = (1,5 * m) / 1000.
7. **Определим плотность камушка.**
Плотность камушка определяется как масса деленная на объем:
ρ_камушка = m_камушка / V_камушка = (1,5 * m) / ((1,5 * m) / 1000) = 1000 кг/м³.
Таким образом, плотность камушка составляет 1000 кг/м³.
Ответ: 1000 кг/м³.