Сила Архимеда и… — Задание Физика 8 Класс №00050727

Закон Архимеда работает и в газах: воздух выталкивает пенопласт вверх. Пенопласт большой, поэтому эта сила заметна. Весы уравновешены — значит, вниз на обе чашки давят одинаково. Гиря давит своим весом, а пенопласт — своей силой тяжести, из которой вычтена выталкивающая сила воздуха.

Найдём выталкивающую силу воздуха. Объём пенопласта $V = 20\text{ л} = 20\cdot 0{,}001 = 0{,}02\text{ м}^3$:

$$F_{\text{А}} = \rho_{\text{в}} g V = 1{,}3\cdot 10\cdot 0{,}02 = 0{,}26\text{ Н}.$$

Вес гирь: $0{,}3\text{ кг}\cdot 10\text{ Н/кг} = 3\text{ Н}$. Условие равновесия: пенопласт давит на чашку так же, как гири:

$$mg - F_{\text{А}} = 3\text{ Н}.$$

Отсюда сила тяжести пенопласта $mg = 3 + 0{,}26 = 3{,}26\text{ Н}$, а масса

$$m = \dfrac{3{,}26}{10} = 0{,}326\text{ кг} = 326\text{ г}.$$

Проверим себя другим путём. Воздух в объёме $0{,}02\text{ м}^3$ имеет массу $1{,}3\cdot 0{,}02 = 0{,}026\text{ кг} = 26\text{ г}$. Заметь: весы «недосчитали» ровно массу вытесненного воздуха, $300 + 26 = 326\text{ г}$. В безвоздушном пространстве пенопласт перевесил бы гири.