В воде плавает льдина толщиной 0,5 м и площадью 5 м2. Какую работу надо совершить, чтобы полностью погрузить льдину в воду?
от

1 Ответ

Дано:
- Толщина льдины h = 0,5 м.
- Площадь льдины S = 5 м².
- Плотность воды ρ_воды = 1000 кг/м³.
- Ускорение свободного падения g ≈ 9,81 м/с².

Найти:
Работу A, необходимую для полного погружения льдины в воду.

Решение:

1. Сначала определим объем льдины V_леда:

   V_леда = S * h,
   
   где S — площадь льдины, h — толщина льдины.

2. Подставим значения:

   V_леда = 5 м² * 0,5 м = 2,5 м³.

3. Теперь найдем массу льдины m_леда, используя плотность льда. Плотность льда примерно равна 900 кг/м³:

   m_леда = ρ_льда * V_леда,
   
   где ρ_льда = 900 кг/м³.

4. Подставим значения:

   m_леда = 900 кг/м³ * 2,5 м³ = 2250 кг.

5. Теперь найдём силу Архимеда F_арх, которая действует на льдину, когда она полностью погружается:

   F_арх = ρ_воды * g * V_выт,

   где V_выт = V_леда (объем вытесняемой воды).

6. Найдём силу Архимеда:

   F_арх = 1000 кг/м³ * 9,81 м/с² * 2,5 м³ = 24525 Н.

7. Работа A, совершенная для полного погружения льдины, равна:

   A = F_арх * h.

8. Подставим значения:

   A = 24525 Н * 0,5 м = 12262,5 Дж.

Ответ:
Работа, необходимая для полного погружения льдины в воду, составляет 12262,5 Дж.
от