Какую силу надо приложить чтобы удержать под водой кусок пробкового дерева масса которого равна 80 грамм

Question

Какую силу надо приложить чтобы удержать под водой кусок пробкового дерева масса которого равна 80 грамм

Подвал244 12.03.2026 20:43

Ответы и вопросы пользователей

Соколов Андрей Михайлович · Accepted Answer

Для того чтобы удерживать тело под водой, необходимо уравновесить силы, действующие на него. В данном случае на кусок пробки действуют три основные силы:

Сила тяжести ( $F_{g} cap F sub g$ ): направлена вертикально вниз.
Выталкивающая сила (сила Архимеда, $F_{A} cap F sub cap A$ ): направлена вертикально вверх.
Внешняя сила ( $F cap F$ ): которую необходимо приложить, чтобы удержать пробку под водой. Поскольку пробка легче воды, она стремится всплыть, значит, внешнюю силу нужно направить вниз.

1. Исходные данные и константы Для расчетов нам понадобятся следующие величины:

Масса пробки ( $m m$ ): $8080$ г = $0, 08 0 comma 08$ кг. Плотность пробки ( $ρ_{п р} rho sub п р end-sub$ ): примерно $240240$ кг/м³ (среднее значение для пробкового дерева). Плотность воды ( $ρ_{в} rho sub в$ ): $10001000$ кг/м³. Ускорение свободного падения ( $g g$ ): $\approx 9, 8 is approximately equal to 9 comma 8$ м/с² (для учебных задач часто используют $1010$ м/с²).

2. Определение объема пробки Чтобы найти выталкивающую силу, нужно знать объем вытесненной воды, который равен объему полностью погруженного тела ( $V cap V$ ): $V = \frac{m}{ρ_{п р}} cap V equals the fraction with numerator m and denominator rho sub п р end-sub end-fraction$ $V = \frac{0, 08 кг}{240 {кг/м}^{3}} \approx 0, 000333 м^{3} (или \frac{1}{3000} м^{3}) cap V equals the fraction with numerator 0 comma 08 кг and denominator 240 кг/м cubed end-fraction is approximately equal to 0 comma 000333 м cubed (или 1 over 3000 end-fraction м cubed close paren$ 3. Расчет сил Сила тяжести: $F_{g} = m \cdot g = 0, 08 \cdot 9, 8 = 0, 784 Н cap F sub g equals m center dot g equals 0 comma 08 center dot 9 comma 8 equals 0 comma 784 Н$ Сила Архимеда (при полном погружении): $F_{A} = ρ_{в} \cdot g \cdot V cap F sub cap A equals rho sub в center dot g center dot cap V$ Подставим выражение для объема: $F_{A} = ρ_{в} \cdot g \cdot \frac{m}{ρ_{п р}} = 1000 \cdot 9, 8 \cdot \frac{0, 08}{240} cap F sub cap A equals rho sub в center dot g center dot the fraction with numerator m and denominator rho sub п р end-sub end-fraction equals 1000 center dot 9 comma 8 center dot the fraction with numerator 0 comma 08 and denominator 240 end-fraction$ $F_{A} \approx 3, 267 Н cap F sub cap A is approximately equal to 3 comma 267 Н$ 4. Нахождение искомой силы Условие равновесия тела под водой выглядит так: внешняя сила и сила тяжести вместе должны противодействовать выталкивающей силе. $F + F_{g} = F_{A} ⟹ F = F_{A} - F_{g} cap F plus cap F sub g equals cap F sub cap A ⟹ cap F equals cap F sub cap A minus cap F sub g$ Подставляем значения: $F = 3, 267 - 0, 784 = 2, 483 Н cap F equals 3 comma 267 minus 0 comma 784 equals 2 comma 483 Н$ Если использовать округленное значение $g = 10 g equals 10$ м/с², расчет будет проще:

$F_{g} = 0, 8 Н cap F sub g equals 0 comma 8 Н$ $F_{A} = 1000 \cdot 10 \cdot \frac{0, 08}{240} = \frac{800}{240} \approx 3, 33 Н cap F sub cap A equals 1000 center dot 10 center dot the fraction with numerator 0 comma 08 and denominator 240 end-fraction equals 800 over 240 end-fraction is approximately equal to 3 comma 33 Н$ $F = 3, 33 - 0, 8 = 2, 53 Н cap F equals 3 comma 33 minus 0 comma 8 equals 2 comma 53 Н$

Ответ: Для того чтобы удержать кусок пробки массой 80 грамм под водой, необходимо приложить направленную вниз силу, равную примерно 2,48 Н (при $g = 9, 8 g equals 9 comma 8$ м/с²) или 2,53 Н (при $g = 10 g equals 10$ м/с²). Я могу также рассчитать, какая часть этой пробки будет выступать над водой, если ее просто оставить плавать. Хотите, чтобы я это сделал?

Какую силу надо приложить чтобы удержать под водой кусок пробкового дерева масса которого равна 80 грамм

Форма ответа

Другие вопросы по теме «Физика»

Вопросы из других предметов