Задача по физике В цилиндрическом сосуде с водой плавает поплавок, к которому привязан груз массой m = 3 кг и объёмом V = 1 л. Как изменится уровень воды в сосуде, если нить оборвётся и груз утонет? Площадь дна сосуда S = 100 cм2. Вводите положительное число, если уровень воды повысится, и отрицательное, если понизится.
Для решения задачи будем рассматривать два состояния: начальное состояние, когда груз находится на поверхности воды, и конечное состояние, когда груз утонет.
Начальное состояние: Когда поплавок с грузом на поверхности, он выталкивает объем воды, равный объему груза ( V = 1 \, \text{л} = 0.001 \, \text{м}^3 ). Это значит, что уровень воды в сосуде повышается на объем, равный объему груза.
Объем, который выталкивается поплавком, равен ( V_{\text{выталкиваем}} = V = 0.001 \, \text{м}^3 ).
Конечное состояние: Когда груз утонет, он больше не будет выталкивать воду, и нам нужно учесть, что теперь груз (объем ( V = 0.001 \, \text{м}^3 )) будет находиться под водой и будет занимать место в сосуде.
Таким образом, при утоплении груза уровень воды будет понижен на объем груза, который он теперь занимает под водой. Это происходит потому, что груз утонул и не выталкивает объем воды, равный его объему, выше уровня воды.
Теперь рассмотрим изменение уровня воды.
Без груза уровень воды поднимется на ( \Delta h1 = \frac{V{\text{выталкиваем}}}{S} = \frac{0.001}{0.01} = 0.1 \, \text{м}).После утопления уровень воды понижается на тот же объем ( V ), который занимает груз, так что уровень понижается снова на те же 0.1 м.
Таким образом:
Общее изменение уровня воды ( \Delta h = 0 - 0.1 = -0.1 \, \text{м}).
Поскольку уровень воды понижается, мы вводим отрицательное значение.
Для решения задачи будем рассматривать два состояния: начальное состояние, когда груз находится на поверхности воды, и конечное состояние, когда груз утонет.
Начальное состояние: Когда поплавок с грузом на поверхности, он выталкивает объем воды, равный объему груза ( V = 1 \, \text{л} = 0.001 \, \text{м}^3 ). Это значит, что уровень воды в сосуде повышается на объем, равный объему груза.
Объем, который выталкивается поплавком, равен ( V_{\text{выталкиваем}} = V = 0.001 \, \text{м}^3 ).
Конечное состояние: Когда груз утонет, он больше не будет выталкивать воду, и нам нужно учесть, что теперь груз (объем ( V = 0.001 \, \text{м}^3 )) будет находиться под водой и будет занимать место в сосуде.
Таким образом, при утоплении груза уровень воды будет понижен на объем груза, который он теперь занимает под водой. Это происходит потому, что груз утонул и не выталкивает объем воды, равный его объему, выше уровня воды.
Теперь рассмотрим изменение уровня воды.
Без груза уровень воды поднимется на ( \Delta h1 = \frac{V{\text{выталкиваем}}}{S} = \frac{0.001}{0.01} = 0.1 \, \text{м}).После утопления уровень воды понижается на тот же объем ( V ), который занимает груз, так что уровень понижается снова на те же 0.1 м.Таким образом:
Общее изменение уровня воды ( \Delta h = 0 - 0.1 = -0.1 \, \text{м}).Поскольку уровень воды понижается, мы вводим отрицательное значение.
Ответ: (-10) см (уровень воды понизится).