Задача №4. Какую силу нужно приложить, чтобы удержать под водой бетонную плиту массой 720 кг?

Физика Колледж Тематика: Архимедова сила и плавание тел сила удержание бетонная плита масса 720 кг физика задачи Новый

Для решения этой задачи мы должны учитывать, что бетонная плита будет испытывать два основных воздействия: силу тяжести и архимедову силу, которая действует на нее, когда она находится под водой. Давайте рассмотрим шаги, необходимые для нахождения силы, которую нужно приложить.

1. Определим силу тяжести, действующую на плиту. Сила тяжести (Fт) вычисляется по формуле:
• Fт = m * g

где:

• m - масса плиты (720 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).

Подставим значения:

• Fт = 720 кг * 9.81 м/с² = 7057.2 Н.
2. Определим архимедову силу. Архимедова сила (Fа) действует на тело, погруженное в жидкость, и равна весу вытесненной жидкости. Она вычисляется по формуле:
• Fа = V * ρ * g

где:

• V - объем плиты (мы его не знаем, но можем выразить через массу и плотность),
• ρ - плотность воды (примерно 1000 кг/м³),
• g - ускорение свободного падения.

Объем плиты можно найти из ее массы и плотности бетона. Плотность бетона примерно 2400 кг/м³, тогда:

• V = m / ρбетона = 720 кг / 2400 кг/м³ = 0.3 м³.

Теперь подставим объем в формулу для архимедовой силы:

• Fа = 0.3 м³ * 1000 кг/м³ * 9.81 м/с² = 2943 Н.
3. Теперь найдем силу, которую нужно приложить. Чтобы удержать плиту под водой, нужно, чтобы приложенная сила (F) компенсировала разницу между силой тяжести и архимедовой силой:
• F = Fт - Fа.

Подставим найденные значения:

• F = 7057.2 Н - 2943 Н = 4114.2 Н.

Ответ: Чтобы удержать бетонную плиту массой 720 кг под водой, нужно приложить силу примерно 4114.2 Н.