Гидростатика — Задание 22 ЕГЭ по физике №00005157
Гидростатика
№2. Задание 22
ID: 00005157
Деревянный шар массой m = 1,6 кг наполовину погружен в воду и давит на дно с силой F = 6 Н. Найти плотность дерева.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
$m = 1{,}6$ кг, $F = 6$ Н (сила давления на дно), шар погружён наполовину
Найти:
$\rho_\text{д}$
Решение:
На шар действуют три силы: сила тяжести $mg$ вниз, сила Архимеда $F_A$ вверх, реакция дна $N$ вверх. В состоянии равновесия:
$$N + F_A = mg$$
Сила давления шара на дно равна реакции опоры по третьему закону Ньютона: $F = N = 6$ Н. Из уравнения равновесия находим силу Архимеда:
$$F_A = mg - F = 1{,}6 \cdot 10 - 6 = 16 - 6 = 10 \text{ Н}$$
Сила Архимеда выражается через плотность воды и объём погружённой части:
$$F_A = \rho_\text{воды} \cdot \frac{V}{2} \cdot g$$
Откуда объём шара:
$$V = \frac{2F_A}{\rho_\text{воды} \cdot g} = \frac{2(mg - F)}{\rho_\text{воды} \cdot g}$$
Плотность дерева:
$$\rho_\text{д} = \frac{m}{V} = \frac{m}{\dfrac{2(mg - F)}{\rho_\text{воды} \cdot g}} = \frac{m \cdot \rho_\text{воды} \cdot g}{2(mg - F)}$$
Подставляем значения ($\rho_\text{воды} = 1000$ кг/м³, $g = 10$ м/с²):
$$\rho_\text{д} = \frac{1{,}6 \cdot 1000 \cdot 10}{2(1{,}6 \cdot 10 - 6)} = \frac{16000}{2 \cdot 10} = \frac{16000}{20} = 800 \text{ кг/м³}$$
Ответ
800
Видеоразбор
Другие задания по теме «Гидростатика» (8)
- Задание 22 №00043154 — В стакан налита ртуть, а поверх неё — вода. Однородный железный шар плавает,…
- Задание 22 №00041673 — На границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, имеющих плотности ро индекс…
- Задание 22 №00041672 — Тело из алюминия, внутри которого имеется воздушная полость, плавает в воде,…
- Задание 22 №00041671 — Шар, до половины погруженный в воду, лежит на дне сосуда и оказывает на него…
- Задание 22 №00041670 — Цилиндр объёмом 2 умножить на 10 в степени минус 4 м³ подвешен на нити и на…
- Задание 22 №00041669 — В сосуде (см. рисунок) находится система тел, состоящая из блока с перекинутой…
- Задание 22 №00041660 — Какой груз может перевозить сосновый плот площадью S равно 1 м² и толщиной h…
- Задание 22 №00041659 — Однородный кубический предмет с ребром a равно 18 см опускают в эфир. На…