Question

Находящийся в воде шарик плотностью 5000 кг/м3 и объемом 10 см3 подвешен на недеформированной пружине жесткостью 10 н/м. определите, какую работу совершит над шариком сила сопротивления воды, если шарик отпустить, и система придет в равновесие. принять g = 10 н/кг, а плотность воды равной 1000 кг/м3

Answer 1

Дано:
Плотность шарика (ρ) = 5000 кг/м³
Объем шарика (V) = 10 см³ = 0.00001 м³
Жесткость пружины (k) = 10 Н/м
Ускорение свободного падения (g) = 10 Н/кг
Плотность воды (ρ_воды) = 1000 кг/м³

Найти:
Работу, совершенную над шариком силой сопротивления воды

Решение с расчетом:
Сначала найдем вес шарика, используя формулу:

F_вес = m*g
m = ρ*V
F_вес = ρ*V*g
F_вес = 5000 кг/м³ * 0.00001 м³ * 10 Н/кг = 0.5 Н

Теперь найдем удлинение пружины, вызванное весом шарика:

δ = F_вес / k
δ = 0.5 Н / 10 Н/м = 0.05 м = 5 см

Затем рассчитаем работу силы сопротивления воды. Так как шарик находится в равновесии, сила сопротивления воды будет равна весу шарика:

W = F_сопр * δ
W = F_вес * δ
W = 0.5 Н * 0.05 м = 0.025 Дж

Ответ:
Сила сопротивления воды совершит работу около 0.025 Дж.