Медный цилиндр, подвешенный к динамометру, погружают полностью сначала в воду, а затем в керосин. Разность показаний динамометра в описанных опытах равна 2 Н. Чему равна масса цилиндра?
от

1 Ответ

Дано:
- разность показаний динамометра при погружении в воду и керосин равна 2 Н
- плотность воды ρ_в = 1000 кг/м³
- плотность керосина ρ_к ≈ 800 кг/м³
- ускорение свободного падения g = 9,8 м/с²

Найти: масса медного цилиндра.

Решение:
Когда цилиндр погружен в жидкость, сила Архимеда (подъемная сила) действует на него. Разница в показаниях динамометра при погружении в воду и керосин связана с разницей в плотности этих жидкостей.

Сила Архимеда определяется по формуле:

F_A = ρ * V * g,

где ρ - плотность жидкости, V - объем тела, g - ускорение свободного падения.

Разность в силах Архимеда для воды и керосина равна разнице показаний динамометра:

F_вода - F_керосин = 2 Н.

Подставляем выражения для сил Архимеда:

ρ_в * V * g - ρ_к * V * g = 2.

Вынесем общий множитель V * g:

V * g * (ρ_в - ρ_к) = 2.

Теперь подставим известные значения:

V * 9,8 * (1000 - 800) = 2.

V * 9,8 * 200 = 2.

Решим для объема V:

V = 2 / (9,8 * 200) = 2 / 1960 ≈ 0,00102 м³.

Теперь, чтобы найти массу цилиндра, используем формулу для массы:

m = ρ_медь * V,

где ρ_медь - плотность меди (плотность меди ≈ 8900 кг/м³).

m = 8900 * 0,00102 ≈ 9,1 кг.

Ответ: масса медного цилиндра равна 9,1 кг.
от