К пробковому поплавку массой m1=102 г на тонкой невесомой нити привязан алюминиевый груз. Поплавок с грузом находится в воде, целиком погрузившись в нее. Определите массу груза.
1. Самое простое - в стенке сосуда сделать окошко и закрыть его резиной от воздушного шарика. При наличии избыточного давления резина начнет выгибаться наружу. 2. Бутылку из пластика смятую поместить под воду (например, засыпав на дно свинцовую дробь). Нагреть воду - и бутылка начнет распрямляться под давлением газа на стенки. ... Тоже можно сделать не сминая бутыли - тогда в бутылке при атмосферном давлении должен быть воздух. При погружении под воду она сожмется пока давление воздуха не уравновесит давление воды. При нагреве - распрямится как и в первом варианте.
Объяснение:
Дано:
m₁ = 102 г = 0,102 кг
ρ₁ = 240 кг/м³ - плотность пробки
ρ₂ = 2700 кг/м³ - плотность алюминия
ρ₃ = 1000 кг/м³ - плотность воды
m₂ - ?
1)
Находим вес поплавка:
P₁ = m₁·g = 0,102·10 = 1,02 Н
Находим вес груза:
P₂ = m₂·g = 10·m₂ Н
Суммарный вес:
P = P₁ + P₂ = (1,02 + 10·m₂) Н (1)
2)
Объем поплавка:
V₁ = m₁ / ρ₁ = 0,102 / 240 = 425·10⁻⁶ м³
Объем груза:
V₂ = m₂ / ρ₂ = m₂ / 2700 = 370·m₂·10⁻⁶ м³
Суммарный объем:
V = V₁ + V₂ = (425+370·m₂)·10⁻⁶ м³
Сила Архимеда:
Fₐ =ρ₃·g·V = 1000·10·(425+370·m₂)·10⁻⁶ = (425+370·m₂)·10⁻² (2)
3)
Приравняем (2) и (1)
(425+370·m₂)·10⁻² = (1,02 + 10·m₂)
4,25 + 3,70·m₂ = 1,02 + 10·m₂
6,3·m₂ = 3,23
Масса груза:
m₂ = 3,23/6,3 ≈ 0,513 кг или 513 г