2,7 Н
Объяснение:
выталкивающая сила Fa, Н (сила Архимеда) прямо пропорциональна объему тела V, м³, погруженного в жидкость. Объем выражается через массу m, кг и плотность материала (фарфора) ρ_ф=2300 кг/м³:
V=m/ρ_ф;
т.к. шар имеет полость (пустоту), то внешний объем при той же массе вычислим из уравнения:
m=(V-v)*ρ_ф, где
v - объем полости, м³
m/ρ_ф=V-v;
V=m/ρ_ф+v
Итак:
Fa=ρ*g*V, где
ρ - Плотность воды, кг/м³
g - ускорение свободного падения, g≅10 м/с²
Fa=ρ*g*(m/ρ_ф+v);
Fa=1000*10*(0,5/2300+50*10⁻⁶)=10⁴*(2,67*10⁻⁴)≅2,7 (Н)
При погружении на брусок действует выталкивающая архимедова сила Fа, уравновешивающая силу веса бруска G = mg (m - масса бруска, g - ускорение свободного падения). Архимедова сила равна весу вытесненной бруском жидкости:
Fa = ro * g * S * h/3 (S - площадь поперечного сечения бруска, ro - плотность жидкости, h - высота бруска). Итак:
mg = ro * g * S * h/3
или
m = ro * S * h/3 (1)
Если плотность в три раза меньше, то получим
m = ro/3 * S * hнов (2)
где hнов - глубина погружения бруска в менее плотной жидкости
Приравняем правые части уравнений (1) и (2)
ro * S * h/3 = ro/3 * S * hнов
сократим на ro, S, 1/3 и получим, что
hнов = h.
Брусок погрузится полностью
Да