ответ: 204.08 кг
Объяснение:Для вирішення цієї задачі ми можемо скористатися принципом архімедової сили та роботою, виконаною водночас.
Архімедова сила FaFa дорівнює вазі рідини, яку витісняє тіло, і може бути обчислена за формулою:
Fa=ρводи⋅Vбруска⋅gFa=ρводи⋅Vбруска⋅g
де ρводиρводи - густина води,
VбрускаVбруска - об'єм бруска,
gg - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с²).
Також, робота, здійснена водою, може бути обчислена як добуток сили та переміщення:
W=Fa⋅hW=Fa⋅h
де WW - робота, hh - висота підняття бруска.
В нашому випадку, висота підняття дорівнює глибині води, тобто h=4 мh=4м, а робота W=5 кДж=5000 ДжW=5кДж=5000Дж.
Залишається знайти масу бруска mm. Маса може бути визначена, використовуючи густину сосни ρсосниρсосни та об'єм бруска VбрускаVбруска:
m=ρсосни⋅Vбрускаm=ρсосни⋅Vбруска
Ми можемо виразити об'єм бруска з формули архімедової сили:
Vбруска=Faρводи⋅gVбруска=ρводи⋅gFa
Підставимо це значення в формулу для маси:
m=ρсосни⋅(Faρводи⋅g)m=ρсосни⋅(ρводи⋅gFa)
Підставимо відомі значення і розв'яжемо задачу:
Тому маса бруска становить приблизно 204.08 кг.
ρл = 900 кг/м^3.
ρв = 1000 кг/м^3.
Vнад водой - ?
Fарх - ?
На льдину действуют две силы: сила тяжести m * g, вертикально вниз, и выталкивающая сила Архимеда Fарх, вертикально вверх. Так как льдина плавает то эти силы равны между собой: m*g = Fарх.
Вес тела Р равен силе тяжести m*g.
Р = m *g.
Fарх = 20000 Н.
Массу тела m распишем через плотность льда ρл и объем тела V: m = ρл * V.
m *g = ρл * V *g.
Выталкивающая сила Архимеда определяется формулой: Fарх = ρв *g* Vпог. Где ρв - плотность жидкости, в которое погружено тело, g - ускорение свободного падения, Vпог - объем погруженной части тела в жидкость.
ρл * V *g = ρв *g* Vпог.
ρл * V = ρв * Vпог.
Vпог / V = ρл / ρв.
Vпог / V = 900 кг/м^3 / 1000 кг/м^3 = 0,9.
Под водой находится 9/10 частей или 90 % всего объема льдины.
Vпог = 0,9 * V.
Vнад водой = V - Vпог = V - 0,9 * V = 0,1 * V.
ответ: на поверхности находится 1/10 или 10 % льдины.