На весах стоит высокий сосуд, частично наполненный жидкостью. С помощью нити в жидкость опускают брусок так, чтобы он был погружен на половину своего объёма, но при этом не касается ни стенок, ни дна сосуда. Масса сосуда с жидкостью составляет m=420 г, а масса бруска – 0,8m. Определите показания весов, если плотность материала бруска в 1,6 раза больше плотности жидкости. Ответ выразите в г, округлив до целых.
Пусть масса бруска равна m1, а его объем равен V. Тогда масса жидкости, вытесненной бруском, равна m2 = V⋅ρ, где ρ - плотность жидкости.
Так как брусок погружен на половину своего объема, то m1 = 0.5⋅V⋅ρ.
Из условия задачи, масса бруска равна 0,8m, поэтому m1 = 0,8m.
Отсюда получаем уравнение: 0.8m = 0.5⋅V⋅ρ
Также из условия задачи известно, что масса всей системы (сосуд + жидкость + брусок) равна 420г, то есть m + m2 = 420, откуда m + V⋅ρ = 420.
Так как ρ = m1/V, подставляем это выражение в уравнение m + V⋅(m1/V) = 420:
m + m1 = 420, откуда m + 0.8m = 420, m = 420/1.8 = 233.33 г.
Далее, зная массу бруска m, находим его объем V:
m1 = 0.8m = 0.8⋅233.33 = 186.67 г,
V = m1/(ρ⋅0.5) = 186.67/(1.6⋅0.5) = 116.67 см³.
Теперь можем найти массу жидкости m2, вытесненной бруском:
m2 = V⋅ρ = 116.67⋅1 = 116.67 г.
И наконец, итоговый ответ:
Масса сосуда с жидкостью и бруска составляет 233.33 г + 116.67 г = 350 г.
Итак, показания весов будут равны 350 г.