Сила Архимеда и… — Задание Физика 8 Класс №00050607

Здесь видно, откуда вообще берётся сила Архимеда. Вода давит на кубик со всех сторон, но чем глубже, тем давление больше. Нижняя грань глубже верхней, поэтому снизу вода давит сильнее, чем сверху. Силы на боковые грани попарно равны и направлены навстречу друг другу, они взаимно уравновешиваются. Остаётся разница сил на нижнюю и верхнюю грани — это и есть выталкивающая сила.

Найдём выталкивающую силу по закону Архимеда. Ребро $10\text{ см} = 0{,}1\text{ м}$, объём кубика

$$V = 0{,}1\cdot 0{,}1\cdot 0{,}1 = 0{,}001\text{ м}^3,$$

$$F_{\text{А}} = \rho_{\text{в}} g V = 1000\cdot 10\cdot 0{,}001 = 10\text{ Н}.$$

Выталкивающая сила равна разности сил давления снизу и сверху: $F_{\text{А}} = F_{\text{низ}} - F_{\text{верх}}$. Значит, сила на верхнюю грань:

$$F_{\text{верх}} = F_{\text{низ}} - F_{\text{А}} = 50 - 10 = 40\text{ Н}.$$

Проверим себя другим путём, через глубину. Площадь грани $0{,}1\cdot 0{,}1 = 0{,}01\text{ м}^2$. Давление на нижнюю грань $50 : 0{,}01 = 5000\text{ Па}$, а из $p = \rho g h$ её глубина $5000 : (1000\cdot 10) = 0{,}5\text{ м}$. Верхняя грань выше на ребро, на глубине $0{,}4\text{ м}$: давление $1000\cdot 10\cdot 0{,}4 = 4000\text{ Па}$, сила $4000\cdot 0{,}01 = 40\text{ Н}$. Сходится.