Для того чтобы определить на какой глубине сфера начнет тонуть, нужно найти силу, действующую на сферу внизу, а затем сравнить эту силу с силой Архимеда, действующей на сферу вверху.
1. Найдем силу давления воды на дно сферы:
Сила давления P на дно сферы равна произведению давления воды и площади дна сферы, т.е.
P = pgh,
где p - плотность воды, g - ускорение свободного падения, h - глубина погружения сферы.
2. Найдем вес сферы:
Вес сферы равен произведению массы сферы на ускорение свободного падения, т.е.
Fвес = mg.
3. Найдем объем сферы:
Объем сферы можно найти по формуле для объема шара:
V = (4/3) * π * (d/2)^3,
где d - диаметр сферы.
4. Найдем силу Архимеда:
Сила Архимеда равна произведению плотности воды на объем сферы на ускорение свободного падения, т.е.
FАрх = pводы * V * g.
5. Решение:
Сфера начнет тонуть, когда сила давления воды на дно сферы будет превышать силу Архимеда, действующую на сферу вверху:
pgh > pводы * V * g.
Теперь подставим значения, следуя заданным условиям:
m = 0,1 кг,
d = 0,1 м,
pводы = 1000 кг/м^3,
g = 9,8 м/с^2.
Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать формулу для расчета механической работы:
Механическая работа (W) = Сила (F) * Путь (s) * cos(θ)
В данном случае мы знаем, что груз поднимается, что означает, что фактическая сила (F) равна силе тяжести груза, которая равна его массе (m) умноженной на ускорение свободного падения (g), т.е. F = m * g. Здесь g примерно равно 9.8 м/с². Итак, F = 500 кг * 9.8 м/с².
Также нам дано, что груз поднимается на высоту 10 м, а значит наш путь (s) равен 10 м.
Чтобы найти угол (θ) между направлением силы и направлением движения груза, мы можем разделить силу t на общую длину пути (s), тогда cos(θ) = 10 м / (10 м + ускорение * время).
В первые 10 секунд движение ускоряется, поэтому суммарный путь равен пути, пройденному за первые 10 секунд, и ускорение временам.
Итак, с расчетами:
F = 500 кг * 9.8 м/с² = 4900 Н (Ньютон)
s = 10 м (путь)
cos(θ) = 10 м / (10 м + 1 м/с² * 10 сек) = 10 м / (10 м + 10 м/с² * 10 сек) = 10 м / (10 м + 10 м/с² * 10 сек) = 10 м / (10 м + 10 м/с² * 10 сек) = 10 м / (10 м + 10 м/с * 10 сек) = 10 м / (10 м + 100 м/с) ≈ 0.091
Теперь мы можем использовать формулу для расчета механической работы:
W = F * s * cos(θ) = 4900 Н * 10 м * 0.091 ≈ 4459 Дж (джоуль)
Таким образом, механическая работа, совершенная при подъеме груза массой 500 кг на высоту 10 м с заданным ускорением и равномерным движением, составляет примерно 4459 Дж.
r=1200000 м
v=wr
w=2*Pi*T
T=111