Гидростатика — Задание 4 ЕГЭ по физике №00047329

Деталь целиком в воде, и вода выталкивает её вверх силой Архимеда. Эта сила равна весу воды, которую деталь вытеснила. Поэтому важно, сколько места деталь заняла в воде и какая это жидкость, а из чего сделана деталь, для выталкивающей силы не важно. Почему так: представь, что детали нет, а на её месте — такая же порция воды. Окружающая вода удерживала бы эту порцию в покое, то есть толкала бы её вверх с силой, равной её весу. Вокруг детали вода давит точно так же, поэтому и деталь она выталкивает с той же силой.

Шаг 1. Объём вытесненной воды. Деталь погружена полностью, значит, она вытеснила воду объёмом, равным своему объёму: $V=600\ \text{см}^3=600\cdot10^{-6}\ \text{м}^3=6\cdot10^{-4}\ \text{м}^3$.

Шаг 2. Сила Архимеда — по закону Архимеда, плотность берём у воды, $\rho_{\text{в}}=1000\ \text{кг/м}^3$:

$$F_{\text{А}}=\rho_{\text{в}} g V=1000\cdot10\cdot6\cdot10^{-4}=6\ \text{Н}$$

То же в граммах: кубический сантиметр воды весит $1$ г, значит, $600\ \text{см}^3$ воды — это $600$ г $=0{,}6$ кг, а их вес $0{,}6\cdot10=6$ Н.

Проверим себя через плотность материала. Сама деталь весит $2700\cdot6\cdot10^{-4}\cdot10=16{,}2$ Н. Вес детали и вес вытесненной воды относятся как плотности материала и воды: $\dfrac{16{,}2}{6}=2{,}7=\dfrac{2700}{1000}$. Сходится. Заодно видно, что деталь в воде тонет: её вес больше выталкивающей силы.