Механика — Задание 21 ОГЭ по физике №00007550
Механика
№2. Задание 21
ID: 00007550
Металлический шарик, будучи полностью погружённым в воду, весит 3,9 Н, а в спирт — 4,0 Н. Чему равна средняя плотность шара?
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
$P_{\text{вода}} = 3{,}9\,\text{Н}$, $P_{\text{спирт}} = 4\,\text{Н}$, $\rho_{\text{вода}} = 1000\,\text{кг/м}^3$, $\rho_{\text{спирт}} = 800\,\text{кг/м}^3$.
Найти:
$\rho_{\text{шара}}$
Решение:
Шарик опирается на дно в обоих случаях. Второй закон Ньютона (равновесие):
$$F_A + N = mg \implies F_A = mg - P,$$
где $P = N$ — показание весов. Для каждой жидкости:
$$\rho_j\, g V = mg - P_j. \quad (j = 1{,}2)$$
Из разности двух уравнений:
$$(\rho_{\text{вода}} - \rho_{\text{спирт}})\,gV = P_{\text{спирт}} - P_{\text{вода}}.$$
$$V = \frac{4{,}0 - 3{,}9}{(1000-800)\cdot10} = \frac{0{,}1}{2000} = 5\cdot10^{-5}\,\text{м}^3.$$
Масса из первого уравнения:
$$m = \frac{P_{\text{вода}} + \rho_{\text{вода}}\,gV}{g} = \frac{3{,}9 + 1000\cdot10\cdot5\cdot10^{-5}}{10} = \frac{3{,}9+0{,}5}{10} = 0{,}44\,\text{кг}.$$
Средняя плотность:
$$\rho = \frac{m}{V} = \frac{0{,}44}{5\cdot10^{-5}} = 8800\,\text{кг/м}^3.$$
Альтернативный метод — из системы двух уравнений выразить $\rho_{\text{шара}}$ напрямую:
$$\rho_{\text{шара}} = \frac{P_{\text{вода}}\,\rho_{\text{спирт}} - P_{\text{спирт}}\,\rho_{\text{вода}}}{P_{\text{вода}} - P_{\text{спирт}}} = \frac{3{,}9\cdot800 - 4\cdot1000}{3{,}9-4} = \frac{3120-4000}{-0{,}1} = 8800\,\text{кг/м}^3.$$
Ответ
ρ = 8800 $кг/м^3$
Видеоразбор
Другие задания по теме «Механика» (8)
- Задание 21 №00042909 — Штормовой ветер силой 10 баллов создает давление на преграду около 100 Па.…
- Задание 21 №00040392 — Вагон массой 20 т, движущийся по горизонтальному пути со скоростью 2 дробь:…
- Задание 21 №00040383 — Маленький свинцовый шарик объёмом 0,01 см^{3} равномерно падает по вертикали в…
- Задание 21 №00022514 — Пуля массой 9 г, движущаяся со скоростью 800 м дробная черта с, пробила доску и…
- Задание 21 №00022509 — Какова потребляемая мощность электрического подъёмника, если известно, что за…
- Задание 21 №00022505 — Высота плотины гидроэлектростанции (ГЭС) составляет 20 м, КПД ГЭС равен 90%.…
- Задание 21 №00021768 — Маленький свинцовый шарик объёмом 0,02 см в кубе равномерно падает в воде. На…
- Задание 21 №00021767 — Пуля массой 9 г, движущаяся со скоростью 800 м/с, пробила доску и вылетела из…