Полый стеклянный шарик объёмом 15 см³ равномерно и прямолинейно поднимается вертикально вверх со дна стакана, заполненного солёной водой. Плотность стекла равна 2,4 г/см³, плотность солёной воды — 1,03 г/см³, плотность воздуха, заполняющего полость в шарике, равна (1,29) кг/м³.
Определи объём воздушной полости в шарике.
от

1 Ответ

Дано:  
Объём стеклянного шарика: V = 15 см³ = 15 * 10^-6 м³  
Плотность стекла: ρ_стекла = 2.4 г/см³ = 2400 кг/м³  
Плотность солёной воды: ρ_воды = 1.03 г/см³ = 1030 кг/м³  
Плотность воздуха: ρ_воздуха = 1.29 кг/м³  

Найти:  
Объём воздушной полости в шарике (V_воздуха)  

Решение:  
Объём воздушной полости в шарике можно найти, используя закон Архимеда, который утверждает, что поручив в веществе равновесный слой жидкости или газа, тело получает подъемную силу, равную весу вытесненного вещества.  
Выталкиваемый объём воды равен объёму шарика:  
V_воды = V  
Тогда объём воздуха в шарике будет разностью между объёмом шарика и объёмом воды:  
V_воздуха = V - V_воды  

Масса стеклянного шарика равна его объёму, умноженному на плотность стекла:  
m_стекла = V * ρ_стекла  
Теперь можем найти массу воды, вытесненной шариком:  
m_воды = V * ρ_воды  
По закону Архимеда, вес воды, вытесненной шариком, равен силе Архимеда, равной весу воздуха, заполняющего объём воздушной полости:  
m_воды * g = V_воздуха * ρ_воздуха * g  
Отсюда находим объём воздушной полости:  
V_воздуха = m_воды / ρ_воздуха = V * ρ_воды / ρ_воздуха  

Подставляя известные значения:  
V_воздуха = 15 * 10^-6 * 1030 / 1.29  
V_воздуха ≈ 0.0117 м³  

Ответ:  
Объём воздушной полости в шарике примерно равен 0.0117 м³
от