Тонкая однородная палочка шарнирно укреплена за верхний конец (рис. 92). Нижняя часть палочки погружена в воду. Равновесие достигается, когда палочка расположена наклонно и погружена в воду на половину своей длины. Какова плотность материала, из которого сделана палочка?
от

1 Ответ

Дано:
- Длина палочки L (половина погружена в воду, значит, погруженная часть L/2).
- Плотность воды ρ_v = 1000 кг/м³.

Найти:
- Плотность материала палочки ρ_p.

Решение:

1. Рассмотрим силы, действующие на палочку в равновесии:
   - Сила Архимеда F_A, действующая на погруженную часть палочки.
   - Вес палочки W, который равен m_p * g, где m_p - масса палочки, g - ускорение свободного падения (g ≈ 9,81 м/с²).

2. Объем V_p палочки:
   
   V_p = A * L, где A - площадь поперечного сечения палочки.

3. Масса палочки:

   m_p = ρ_p * V_p = ρ_p * A * L.

4. Объем погруженной части палочки V_pogruzhen:

   V_pogruzhen = A * (L/2) = (A * L) / 2.

5. Сила Архимеда:

   F_A = ρ_v * V_pogruzhen * g = 1000 * (A * L / 2) * g.

6. В равновесии силы равны, следовательно:

   F_A = W.

   1000 * (A * L / 2) * g = ρ_p * A * L * g.

7. Сократим A и g (при условии, что они не равны нулю):

   1000 * (L / 2) = ρ_p * L.

8. Упростим уравнение:

   1000 / 2 = ρ_p.

9. Получаем плотность материала палочки:

   ρ_p = 500 кг/м³.

Ответ:
Плотность материала палочки составляет 500 кг/м³.
от