С помощью невесомой нити к концу прямого однородного стержня массой 44 г подвесили однородный алюминиевый кубик со стороной 2 см. Стержень положили на край аквариума с водой таким образом, чтобы в состоянии равновесия кубик был погружён в воду ровно наполовину (см. рисунок). Плотность воды 1 г/см3, плотность алюминия 2,7 г/см3, ускорение свободного падение равно 10 м/с2.



1. Определите в каком отношении l2/l1 край сосуда делит стержень.
Ответ округлите до десятых долей.
2.Определите модуль силы, с которой стержень действует на стенку аквариума.
Ответ выразите в мН, округлив до целого числа.

11 Окт 2022 в 19:42
125 +1
0
Ответы
1
Обозначим массы кубика, погруженной в воду, и погруженной в воздух частей стержня как m1 и m2 соответственно. Тогда для равновесия системы должны выполняться следующие условия:
m1 = V1 ρводы = (221) 1 = 4 г
m2 = V2 ρалюминия = (l1 S - 221) * 2.7, где S - площадь поперечного сечения стержня, что соответствует m1 = 44 - m2

Из условия равновесия можно записать уравнение для моментов сил:
l2 F = l1 m1 g + l2 m2 * g, где F - искомая сила, действующая на стенку аквариума.

Таким образом,
l2l1 = (l1 m1) / (m2) = 44 / (4/2.7 (l1 S - 4))

l2/l1 = 11.8 / (С * l1 - 1), где S - площадь поперечного сечения стержня.

Из уравнения для моментов:
l2 F = l1 m1 g + l2 m2 g
F = l1 m1 g / l2 + m2 g
F = l1 4 10 / 11.8 + (44 - 4) * 10
F = 40l1 / 11.8 + 400

Примем l1 = 1, тогда:
F = 40 / 11.8 + 400 = 404 мН

Итак, ответы:

l2/l1 = 11.8 / (l1 * S - 1)Сила, с которой стержень действует на стенку аквариума, составляет 404 мН.
16 Апр 2024 в 17:35
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир