Площадь основания бруска, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, равна 25см(квадратных); h1= 5см; h2= 7см. а) Каково давление воды на нижнюю и верхнюю грани бруска? б) Вычислите силы F1 и F2, а также действующую на брусок силу Архимеда.
Для решения данной задачи, нам понадобятся несколько физических законов и формул.
а) Чтобы найти давление на нижнюю и верхнюю грани бруска, нам нужно знать вес воды, которая находится внутри бруска. Вес воды можно найти, умножив ее массу на ускорение свободного падения. Формула для нахождения веса воды выглядит следующим образом:
Вес = масса * g,
где g - ускорение свободного падения и принимается равным 9.8 м/с² (направление вниз).
Масса воды можно найти, умножив ее плотность на объем:
Масса = плотность * объем.
Объем воды, находящейся внутри бруска, можно найти, умножив площадь основания на высоту:
Объем = площадь * высота.
Таким образом, формула для нахождения веса воды на грани b1 выглядит следующим образом:
W1 = плотность * площадь * высота1.
Аналогично, формула для нахождения веса воды на грани b2 будет:
W2 = плотность * площадь * высота2.
Давление на грани можно найти, разделив вес воды на площадь грани:
P = W / площадь.
Итак, для нахождения давления на нижнюю грань бруска (b1):
P1 = W1 / площадь.
Точно таким же образом, найдем давление на верхнюю грань бруска (b2):
P2 = W2 / площадь.
б) Чтобы вычислить силу F1, действующую на нижнюю грань бруска, мы можем использовать следующую формулу:
F1 = P1 * площадь.
Аналогично, формула для нахождения силы F2, действующей на верхнюю грань бруска, будет:
F2 = P2 * площадь.
Действующая на брусок сила Архимеда равна весу вытесненной им жидкости. Сила Архимеда можно найти по формуле:
Fа = плотность_жидкости * V_вытесненной_жидкости * g,
где плотность_жидкости - плотность жидкости, в которой находится брусок, V_вытесненной_жидкости - объем вытесненной жидкости, g - ускорение свободного падения.
В данной задаче брусок полностью находится под водой, поэтому плотность_жидкости можно считать равной плотности воды, то есть 1000 кг/м³.
Теперь, когда у нас есть необходимые формулы, мы можем перейти к решению задачи.
a) Давление на нижнюю грань бруска (P1):
P1 = (плотность * площадь * высота1) / площадь = (1000 кг/м³ * 25 см² * 5 см) / 25 см² = 100000 Па.
Давление на верхнюю грань бруска (P2):
P2 = (плотность * площадь * высота2) / площадь = (1000 кг/м³ * 25 см² * 7 см) / 25 см² = 140000 Па.
б) Сила, действующая на нижнюю грань бруска (F1):
F1 = P1 * площадь = 100000 Па * 25 см² = 2500000 Н.
Сила, действующая на верхнюю грань бруска (F2):
F2 = P2 * площадь = 140000 Па * 25 см² = 3500000 Н.
Действующая на брусок сила Архимеда (Fа):
Fа = плотность_жидкости * V_вытесненной_жидкости * g = 1000 кг/м³ * объем_бруска * g.
Объем бруска можно найти, умножив площадь основания на высоту бруска:
объем_бруска = площадь * высота_бруска = 25 см² * (5 см + 7 см) = 25 см² * 12 см = 300 см³.
Теперь, используя полученные значения, найдем силу Архимеда:
Fа = 1000 кг/м³ * 300 см³ * 9.8 м/с² = 2940000 Н.
Таким образом, ответы на вопросы задачи:
а) Давление на нижнюю грань бруска: 100000 Па.
Давление на верхнюю грань бруска: 140000 Па.
б) Сила, действующая на нижнюю грань бруска: 2500000 Н.
Сила, действующая на верхнюю грань бруска: 3500000 Н.
Действующая на брусок сила Архимеда: 2940000 Н.
а) Чтобы найти давление на нижнюю и верхнюю грани бруска, нам нужно знать вес воды, которая находится внутри бруска. Вес воды можно найти, умножив ее массу на ускорение свободного падения. Формула для нахождения веса воды выглядит следующим образом:
Вес = масса * g,
где g - ускорение свободного падения и принимается равным 9.8 м/с² (направление вниз).
Масса воды можно найти, умножив ее плотность на объем:
Масса = плотность * объем.
Объем воды, находящейся внутри бруска, можно найти, умножив площадь основания на высоту:
Объем = площадь * высота.
Таким образом, формула для нахождения веса воды на грани b1 выглядит следующим образом:
W1 = плотность * площадь * высота1.
Аналогично, формула для нахождения веса воды на грани b2 будет:
W2 = плотность * площадь * высота2.
Давление на грани можно найти, разделив вес воды на площадь грани:
P = W / площадь.
Итак, для нахождения давления на нижнюю грань бруска (b1):
P1 = W1 / площадь.
Точно таким же образом, найдем давление на верхнюю грань бруска (b2):
P2 = W2 / площадь.
б) Чтобы вычислить силу F1, действующую на нижнюю грань бруска, мы можем использовать следующую формулу:
F1 = P1 * площадь.
Аналогично, формула для нахождения силы F2, действующей на верхнюю грань бруска, будет:
F2 = P2 * площадь.
Действующая на брусок сила Архимеда равна весу вытесненной им жидкости. Сила Архимеда можно найти по формуле:
Fа = плотность_жидкости * V_вытесненной_жидкости * g,
где плотность_жидкости - плотность жидкости, в которой находится брусок, V_вытесненной_жидкости - объем вытесненной жидкости, g - ускорение свободного падения.
В данной задаче брусок полностью находится под водой, поэтому плотность_жидкости можно считать равной плотности воды, то есть 1000 кг/м³.
Теперь, когда у нас есть необходимые формулы, мы можем перейти к решению задачи.
a) Давление на нижнюю грань бруска (P1):
P1 = (плотность * площадь * высота1) / площадь = (1000 кг/м³ * 25 см² * 5 см) / 25 см² = 100000 Па.
Давление на верхнюю грань бруска (P2):
P2 = (плотность * площадь * высота2) / площадь = (1000 кг/м³ * 25 см² * 7 см) / 25 см² = 140000 Па.
б) Сила, действующая на нижнюю грань бруска (F1):
F1 = P1 * площадь = 100000 Па * 25 см² = 2500000 Н.
Сила, действующая на верхнюю грань бруска (F2):
F2 = P2 * площадь = 140000 Па * 25 см² = 3500000 Н.
Действующая на брусок сила Архимеда (Fа):
Fа = плотность_жидкости * V_вытесненной_жидкости * g = 1000 кг/м³ * объем_бруска * g.
Объем бруска можно найти, умножив площадь основания на высоту бруска:
объем_бруска = площадь * высота_бруска = 25 см² * (5 см + 7 см) = 25 см² * 12 см = 300 см³.
Теперь, используя полученные значения, найдем силу Архимеда:
Fа = 1000 кг/м³ * 300 см³ * 9.8 м/с² = 2940000 Н.
Таким образом, ответы на вопросы задачи:
а) Давление на нижнюю грань бруска: 100000 Па.
Давление на верхнюю грань бруска: 140000 Па.
б) Сила, действующая на нижнюю грань бруска: 2500000 Н.
Сила, действующая на верхнюю грань бруска: 3500000 Н.
Действующая на брусок сила Архимеда: 2940000 Н.