ID: 00005132
Плоская льдина плавает в воде, выступая над ее поверхностью на h = 0,04 м. Определите массу льдины, если площадь ее поверхности S = 2500 см^2. Плотность льда равна 900 кг/м^3.
Источник: ФИПИ
Льдина плавает, значит выполняется условие плавания: сила тяжести льдины уравновешена выталкивающей (архимедовой) силой со стороны воды.
Запишем условие плавания. Пусть H — полная толщина льдины, S — площадь. Масса льдины m=\rho_{\text{л}}SH. Под водой находится часть толщиной (H-h), и архимедова сила равна весу вытесненной воды: \rho_{\text{в}}S(H-h)g=\rho_{\text{л}}SHg.
Найдём толщину H. Сократим Sg: \rho_{\text{в}}(H-h)=\rho_{\text{л}}H. Подставим числа (\rho_{\text{в}}=1000, \rho_{\text{л}}=900, h=0{,}04 м):
1000(H-0{,}04)=900H\Rightarrow 100H=40\Rightarrow H=0{,}4\ \text{м}.
Найдём массу. S=2500\ \text{см}^2=0{,}25\ \text{м}^2, тогда
m=\rho_{\text{л}}SH=900\cdot0{,}25\cdot0{,}4=90\ \text{кг}.
90