ID: 00019057
Чтобы переправить грузовик через разлившуюся реку, водитель решил построить плот. В его распоряжении N=20 еловых брёвен длиной l=10\ \text{м} с площадью поперечного сечения S=300\ \text{см}^2. Возможна ли переправа, если масса грузовика M=4\ \text{т}?
Источник: сборник задач (физика 7)
Дано:
N=20
l=10\ \text{м}
S=300\ \text{см}^2=0{,}03\ \text{м}^2
M=4\ \text{т}=4000\ \text{кг}
\rho_{\text{ели}}=500\ \text{кг/м}^3, \rho_{\text{в}}=1000\ \text{кг/м}^3
Найти: возможна ли переправа?
Решение:
Идея: посчитаем, какой максимальный груз удержит плот, и сравним с грузовиком.
Объём всех брёвен:
V=N\,l\,S=20\cdot 10\cdot 0{,}03=6\ \text{м}^3
Когда плот полностью притоплен, его выталкивает максимальная сила:
F_A=\rho_{\text{в}}\,g\,V=1000\cdot 10\cdot 6=60\,000\ \text{Н}
Сами брёвна весят:
P_{\text{бр}}=\rho_{\text{ели}}\,g\,V=500\cdot 10\cdot 6=30\,000\ \text{Н}
На груз остаётся (грузоподъёмность):
F_{\text{гр}}=F_A-P_{\text{бр}}=60\,000-30\,000=30\,000\ \text{Н}=30\ \text{кН}
Это вес примерно 3\ \text{т}. А грузовик весит 4\ \text{т} (\approx 40\ \text{кН}), что больше.
Ответ: переправа невозможна — плот выдержит только около 3\ \text{т}, а грузовик тяжелее.
Нет, переправа невозможна: грузоподъёмность плота около 30\ \text{кН} (примерно 3\ \text{т}), а грузовик весит 4\ \text{т}.