В сосуд с водой опущены три одинаковые пробирки с жидкостью. Первая пробирка движется вверх, вторая плавает внутри жидкости, а третья движется вниз. (Плотность воды на всей глубине считать одинаковой) а) изобразите силы, действующее на вторую пробирку б) на какую из пробирок действует найбольшая выталкивающая сила? ответ обоснуйте
Для решения данной задачи поступим следующим образом:
1. Определим массу воды, которая нужна для заполнения ванны объемом 85 литров.
Масса воды равна ее плотности умноженной на объем:
Плотность воды равна 1000 кг/м³ (плотность воды по определению равна 1 г/см³, что соответствует 1000 кг/м³).
Тогда масса воды будет:
Масса воды = объем * плотность = 85 л * 1000 кг/м³ = 85 кг.
2. Определим массу воды, которую нужно нагреть с температуры -20°C до 0°C.
Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * Δt,
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоёмкость вещества, Δt - изменение температуры.
Масса льда будет равна массе воды, так как лед плавится при 0°C и превращается в воду:
Масса льда = 85 кг.
Определим количество теплоты Q1, необходимое для нагревания льда до 0°C:
Q1 = m * c * Δt = 85 кг * 2100 Дж/кг•K * (0°C - (-20°C)) = 3 570 000 Дж = 3 570 кДж.
3. Определим количество теплоты Q2, необходимое для плавления льда:
Для плавления льда используется формула:
Q = m * L,
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, L - удельная теплота плавления вещества.
Удельная теплота плавления льда равна 340 кДж/кг.
Тогда количество теплоты Q2, необходимое для плавления льда, будет:
Q2 = m * L = 85 кг * 340 кДж/кг = 28 900 кДж.
4. Определим количество теплоты Q3, затраченное на нагревание полученной из льда воды до 30°C.
Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * Δt,
где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоёмкость вещества, Δt - изменение температуры.
Масса полученной из льда воды будет равна массе льда, так как всё лед полностью превращается в воду:
Масса полученной из льда воды = 85 кг.
Определим количество теплоты Q3, затраченное на нагревание полученной из льда воды до 30°C:
Q3 = m * c * Δt = 85 кг * 4200 Дж/кг•K * (30°C - 0°C) = 10 710 000 Дж = 10 710 кДж.
Таким образом, ответы на задачу:
- Масса льда, который следует положить в ванну, составляет 85 кг.
- Количество теплоты Q1, необходимое для нагревания льда до 0°C, равно 3 570 кДж.
- Количество теплоты Q2, необходимое для плавления льда, равно 28 900 кДж.
- Количество теплоты Q3, затраченное на нагревание полученной из льда воды до 30°C, равно 10 710 кДж.
Давление на доску определяется формулой P = F/A, где P - давление, F - сила, действующая на доску, A - площадь, на которую действует эта сила.
В данном случае, сила, действующая на доску, не указана, поэтому ее можно пренебречь и рассмотреть только площадь основания бруска, как площадь, на которую действует эта сила.
Площадь основания бруска можно вычислить, используя формулу площади прямоугольника: A = a * b, где a - одна сторона основания, b - другая сторона основания.
1) Для первого положения бруска: a = 4 см, b = 7 см.
A1 = 4 см * 7 см = 28 см^2
2) Для второго положения бруска: a = 7 см, b = 4 см.
A2 = 7 см * 4 см = 28 см^2
3) Для третьего положения бруска: a = 13 см, b = 4 см.
A3 = 13 см * 4 см = 52 см^2
Таким образом, площадь основания бруска наибольшая в третьем случае - A3 = 52 см^2.
Ответ: Давление на доску будет наибольшим в случае № 3. В этом случае площадь основания бруска наибольшая и равна 52 см^2.
а) Fа(выталкивающая сила) и Fт(сила тяжести) Fa=Fт
б) на первую, т.к. она всплывает. Fa больше Fт, а значит, что тело должно всплывать.