Какую силу нужно приложить что бы удержать под водой бетонную плиту масса которой 720 кг

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения этой задачи необходимо учесть, что на тело, погруженное в воду, действуют две основные силы: сила тяжести, направленная вниз, и выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная вверх. Чтобы удержать плиту, приложенная сила Fcap F должна компенсировать разницу между весом тела и силой Архимеда. 1. Исходные данные и константы

  • Масса плиты ( mm): 720 кг
  • Плотность бетона ( ρбетонаrho sub б е т о н а end-sub): среднее значение составляет 2400кг/м32400 space кг/м cubed Плотность воды ( ρводыrho sub в о д ы end-sub): 1000кг/м31000 space кг/м cubed Ускорение свободного падения ( gg): 9,81м/с2is approximately equal to 9 comma 81 space м/с squared (для упрощения расчетов часто используют 10м/с210 space м/с squared)

2. Пошаговый расчет Шаг 1: Нахождение объема плиты ( Vcap V) Объем находится по формуле V=mρcap V equals the fraction with numerator m and denominator rho end-fraction . V=7202400=0,3м3cap V equals 720 over 2400 end-fraction equals 0 comma 3 space м cubed Шаг 2: Расчет силы тяжести ( Fgcap F sub g) Fg=mg=7209,817063,2Нcap F sub g equals m center dot g equals 720 center dot 9 comma 81 is approximately equal to 7063 comma 2 space НШаг 3: Расчет силы Архимеда ( FAcap F sub cap A) Сила Архимеда равна весу вытесненной воды: FA=ρводыgVcap F sub cap A equals rho sub в о д ы end-sub center dot g center dot cap V. FA=10009,810,3=2943Нcap F sub cap A equals 1000 center dot 9 comma 81 center dot 0 comma 3 equals 2943 space НШаг 4: Определение удерживающей силы ( Fcap F) Удерживающая сила равна весу тела в воде: F=FgFAcap F equals cap F sub g minus cap F sub cap A F=7063,22943=4120,2Нcap F equals 7063 comma 2 minus 2943 equals 4120 comma 2 space НРезюме Чтобы удержать бетонную плиту массой 720 кг под водой, необходимо приложить силу примерно 4120 Ньютонов (что эквивалентно удержанию веса массой около 420 кг на воздухе). Если использовать в расчетах округленное значение g=10м/с2g equals 10 space м/с squared, результат составит ровно 4200 Н. Я могу составить для вас аналогичный расчет для другого материала (например, стали или гранита) или подготовить таблицу зависимости необходимой силы от плотности материала. Хотите, чтобы я это сделал?

Форма ответа

Ваш аватар