Дано:
1. Масса льдинки (m) = 90 г = 0,09 кг
2. Плотность воды (ρвода) ≈ 1000 кг/м³
3. Плотность льда (ρльда) ≈ 900 кг/м³
Найти:
1. Все силы, действующие на льдинку.
2. Архимедова сила (FА).
3. Объем воды, образующийся из льдинки при полном таянии (Vвода).
4. Изменение уровня воды в кастрюле после таяния льдинки.
Решение:
1. На льдинку действуют следующие силы:
- Сила тяжести (Fтяж), направленная вниз: Fтяж = m * g.
- Архимедова сила (FА), направленная вверх.
На чертеже можно изобразить стрелку вниз (Fтяж) и стрелку вверх (FА), где обе силы действуют на льдинку.
2. Архимедова сила (FА) равна весу вытесненной воды и вычисляется по формуле:
FА = ρвода * g * Vвытесненная.
Поскольку льдинка плавает, сила тяжести равна Архимедовой силе:
FА = m * g.
Подставим значения:
FА = 0,09 кг * 9,81 м/с² ≈ 0,8829 Н.
3. Для нахождения объема воды, образующегося из льдинки при полном таянии, используем формулу:
Vвода = m / ρвода.
Подставим значения:
Vвода = 0,09 кг / 1000 кг/м³ = 0,00009 м³ = 90 см³.
4. Уровень воды в кастрюле не изменится после таяния льдинки. Это происходит потому, что льдинка уже вытесняет свой объем воды, равный объему, который она занимает, и при таянии превращается в такое же количество воды.
Ответ:
1. На льдинку действуют сила тяжести и Архимедова сила.
2. Архимедова сила составляет примерно 0,8829 Н.
3. Объем воды, образующийся из льдинки при полном таянии, равен 90 см³.
4. Уровень воды в кастрюле не изменится после таяния льдинки.