По физике, решение задачи с применением Силы Архимеда Два груза находятся в равновесии. Один груз - 3 кг и плечо 0.5 м. Второй груз погружен в воду, масса неизвестна, объем 0.0005 м3, плечо - 1.5 м. Какова масса второго груза? (Заранее спасибо)
Для решения задачи, давайте воспользуемся принципом Архимеда и уравновесим моменты сил на рычаге.
Сначала выразим силу Архимеда для второго груза, который находится в воде. Сила Архимеда FA F_A FA равна весу вытесненной жидкости, то есть:
F<em>A=ρ</em>в⋅V⋅g
F<em>A = \rho</em>{в} \cdot V \cdot g F<em>A=ρ</em>в⋅V⋅g
где:
ρв \rho_{в} ρв — плотность воды примерно(1000 кг/м3)примерно ( 1000 \, \text{кг/м}^3 )примерно(1000кг/м3),V V V — объем груза допустим,(0.0005 м3)допустим, ( 0.0005 \, \text{м}^3 )допустим,(0.0005м3),g g g — ускорение свободного падения примерно(9.81 м/с2)примерно ( 9.81 \, \text{м/с}^2 )примерно(9.81м/с2).
Для решения задачи, давайте воспользуемся принципом Архимеда и уравновесим моменты сил на рычаге.
Сначала выразим силу Архимеда для второго груза, который находится в воде. Сила Архимеда FA F_A FA равна весу вытесненной жидкости, то есть:
F<em>A=ρ</em>в⋅V⋅g F<em>A = \rho</em>{в} \cdot V \cdot g
F<em>A=ρ</em>в⋅V⋅g
где:
ρв \rho_{в} ρв — плотность воды примерно(1000 кг/м3)примерно ( 1000 \, \text{кг/м}^3 )примерно(1000кг/м3),V V V — объем груза допустим,(0.0005 м3)допустим, ( 0.0005 \, \text{м}^3 )допустим,(0.0005м3),g g g — ускорение свободного падения примерно(9.81 м/с2)примерно ( 9.81 \, \text{м/с}^2 )примерно(9.81м/с2).Теперь рассчитаем силу Архимеда:
FA=1000 кг/м3⋅0.0005 м3⋅9.81 м/с2 F_A = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 0.0005 \, \text{м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2
FA =1000кг/м3⋅0.0005м3⋅9.81м/с2
FA=1000⋅0.0005⋅9.81=4.905 Н F_A = 1000 \cdot 0.0005 \cdot 9.81 = 4.905 \, \text{Н}
FA =1000⋅0.0005⋅9.81=4.905Н
Теперь выразим вес первого и второго груза. Вес первого груза W1 W_1 W1 :
W1=m1⋅g=3 кг⋅9.81 м/с2≈29.43 Н W_1 = m_1 \cdot g = 3 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \approx 29.43 \, \text{Н}
W1 =m1 ⋅g=3кг⋅9.81м/с2≈29.43Н
Вес второго груза W2 W_2 W2 :
W2=m2⋅g W_2 = m_2 \cdot g
W2 =m2 ⋅g
Теперь применим условие равновесия, которое учитывает моменты относительно оси вращения плечиплечиплечи:
W1⋅l1=(W2−FA)⋅l2 W_1 \cdot l_1 = (W_2 - F_A) \cdot l_2
W1 ⋅l1 =(W2 −FA )⋅l2
где l1 l_1 l1 и l2 l_2 l2 — плечи рычага. Подставим известные значения:
29.43⋅0.5=(m2⋅g−4.905)⋅1.5 29.43 \cdot 0.5 = (m_2 \cdot g - 4.905) \cdot 1.5
29.43⋅0.5=(m2 ⋅g−4.905)⋅1.5
Подставим g g g:
29.43⋅0.5=(m2⋅9.81−4.905)⋅1.5 29.43 \cdot 0.5 = (m_2 \cdot 9.81 - 4.905) \cdot 1.5
29.43⋅0.5=(m2 ⋅9.81−4.905)⋅1.5
Теперь решим это уравнение:
14.715=(m2⋅9.81−4.905)⋅1.5 14.715 = (m_2 \cdot 9.81 - 4.905) \cdot 1.5
14.715=(m2 ⋅9.81−4.905)⋅1.5
Разделим обе стороны на 1.5:
14.7151.5=m2⋅9.81−4.905 \frac{14.715}{1.5} = m_2 \cdot 9.81 - 4.905
1.514.715 =m2 ⋅9.81−4.905
9.81=m2⋅9.81−4.905 9.81 = m_2 \cdot 9.81 - 4.905
9.81=m2 ⋅9.81−4.905
Теперь добавим 4.905 4.905 4.905 к обеим сторонам:
9.81+4.905=m2⋅9.81 9.81 + 4.905 = m_2 \cdot 9.81
9.81+4.905=m2 ⋅9.81
14.715=m2⋅9.81 14.715 = m_2 \cdot 9.81
14.715=m2 ⋅9.81
Теперь выразим m2 m_2 m2 :
m2=14.7159.81≈1.5 кг m_2 = \frac{14.715}{9.81} \approx 1.5 \, \text{кг}
m2 =9.8114.715 ≈1.5кг
Таким образом, масса второго груза составляет примерно 1.5 кг 1.5 \, \text{кг} 1.5кг.