Динамометр показывает, что шарик, подвешенный к нему на легкой нити, весит в воздухе 1,84 Н. Когда шарик наполовину погрузили в воду, то динамометр показал вес 1,34 Н. Какова плотность материала шарика?
от

1 Ответ

Дано:
- Вес шарика в воздухе F1 = 1,84 Н
- Вес шарика в воде F2 = 1,34 Н
- Плотность воды ρвода = 1000 кг/м3
- Ускорение свободного падения g ≈ 9,81 м/с^2

Найти:
- Плотность материала шарика ρшарика.

Решение:

1. Найдем силу Архимеда, действующую на шарик, когда он наполовину погружен в воду. Сила Архимеда определяется как разница между весом шарика в воздухе и весом шарика в воде:

Fарх = F1 - F2 = 1,84 Н - 1,34 Н = 0,50 Н.

2. Силу Архимеда можно также выразить через объем вытесненной воды и плотность воды:

Fарх = ρвода * Vвыт * g,

где Vвыт - объем вытесненной воды, который равен половине объема шарика (так как шарик наполовину погружен).

3. Объем шарика Vшарика связан с его массой и плотностью:

Vшарика = mшарика / ρшарика.

4. Массу шарика можно найти из его веса в воздухе:

mшарика = F1 / g = 1,84 Н / 9,81 м/с^2 ≈ 0,1875 кг.

5. Подставим массу шарика в формулу для объема:

Vшарика = 0,1875 кг / ρшарика.

6. Поскольку шарик наполовину погружен в воду, объем вытесненной воды равен половине объема шарика:

Vвыт = 0,5 * Vшарика = 0,5 * (0,1875 кг / ρшарика).

7. Подставим это значение в формулу для силы Архимеда:

Fарх = ρвода * (0,5 * (0,1875 кг / ρшарика)) * g.

8. Уравняем два выражения для силы Архимеда:

0,50 Н = 1000 кг/м3 * (0,5 * (0,1875 кг / ρшарика)) * 9,81 м/с^2.

9. Упростим уравнение:

0,50 Н = 500 кг/м3 * (0,1875 кг / ρшарика) * 9,81 м/с^2,
0,50 Н = 500 * 0,1875 * 9,81 / ρшарика.

10. Теперь вычислим:

0,50 Н = 500 * 1,83675 / ρшарика,
0,50 Н = 918,375 / ρшарика.

11. Найдем плотность шарика:

ρшарика = 918,375 / 0,50 = 1836,75 кг/м3.

Ответ:
Плотность материала шарика составляет примерно 1836,75 кг/м3.
от