Р = 20 кН = 20000 Н. ρл = 900 кг/м^3. ρв = 1000 кг/м^3. Vнад водой - ? Fарх - ? На льдину действуют две силы: сила тяжести m * g, вертикально вниз, и выталкивающая сила Архимеда Fарх, вертикально вверх. Так как льдина плавает то эти силы равны между собой: m*g = Fарх. Вес тела Р равен силе тяжести m*g. Р = m *g. Fарх = 20000 Н. Массу тела m распишем через плотность льда ρл и объем тела V: m = ρл * V. m *g = ρл * V *g. Выталкивающая сила Архимеда определяется формулой: Fарх = ρв *g* Vпог. Где ρв - плотность жидкости, в которое погружено тело, g - ускорение свободного падения, Vпог - объем погруженной части тела в жидкость. ρл * V *g = ρв *g* Vпог. ρл * V = ρв * Vпог. Vпог / V = ρл / ρв. Vпог / V = 900 кг/м^3 / 1000 кг/м^3 = 0,9. Под водой находится 9/10 частей или 90 % всего объема льдины. Vпог = 0,9 * V. Vнад водой = V - Vпог = V - 0,9 * V = 0,1 * V. ответ: на поверхности находится 1/10 или 10 % льдины.
Рассмотрим два участка движения тела. Участок 1 - наклонный. Участок 2 - горизонтальный. На участке 1 выберем направление оси х вдоль наклонной поверхности вниз, оси у - перпендикулярно наклонной поверхности вверх. На тело действуют три силы: вес (направлена вертикально вниз, раскладывается на две составляющие по осям х - в полож.направлении и у-в отриц.направлении), норм.реакция опоры (направлена перпендикулярно к накл.поверхности вверх, т.е. в полож.направлении оси у), трения (направлена в отриц.направлении по оси х). Проекция веса тела на ось у полностью уравновешена реакцией опоры, т.е. ускорение вдоль у равно 0. Тогда N=m*g*cos(alfa). ВДоль оси х 2-закон Ньютона выглядит так: m*g*sin(alfa)-μ*N=m*a. Учитывая выражение для реакции опоры, получим: m*g*sin(alfa)-μ*m*g*cos(alfa)=m*a. Сократим на m: g*sin(alfa)-μ*g*cos(alfa)=a. Исходим из того, что тело начало движение из состояние покоя. Тогда скорость в конце наклонного участка 1: V=a*t. Время движения: t=SQRT(2*l/a). L-длина наклонного участка: L=h/sin(alfe). Подставив все это в выражение для скорости , получим: V=SQRT(2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa)). Это скорость в конце участка 1, она же есть начальная скорость на участке 2 (горизонтальном).
На участке 2 тело движется под действием тех же трех сил, только теперь осб х - горизонтальная, у - вертикальная. Таким образом, вес направлен вертикально вниз и его х-составляющая равна 0. По 2 закону нюьтона, учитвая, что вес полностью уравновешен силой реакции опоры, получим: Fтр=μ*N=μ*m*g=m*a2, где a2-ускорение (замедление) на участке 2. Отсюда :а2=μ*g. Движение на этом участке равнозамедленное. Начальная скорость известна, конечная - равна 0: 0=V-a2*t, отсюда: t=V/a2=V/(μ*g). Это время, пройденное телом до остановка на участке 2. Расстояние в случае равнозамедленного движения:L2=V*t-a2*t*t/2=V*V/(μ*g)-μ*g*(V/(μ*g)*(V/(μ*g)/2. Упростив выражение получим: L2=V*V/(2*μ*g). Подставим найденное для участка 1 выражение конечной скорости V: L2=2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(2*μ*g)=L*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/μ=h*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(μ*sin(alfa)). В конечном преобразовании использовано выражение для длины наклонного пути, полученное при рассмотрении участка 1.
ρл = 900 кг/м^3.
ρв = 1000 кг/м^3.
Vнад водой - ?
Fарх - ?
На льдину действуют две силы: сила тяжести m * g, вертикально вниз, и выталкивающая сила Архимеда Fарх, вертикально вверх. Так как льдина плавает то эти силы равны между собой: m*g = Fарх.
Вес тела Р равен силе тяжести m*g.
Р = m *g.
Fарх = 20000 Н.
Массу тела m распишем через плотность льда ρл и объем тела V: m = ρл * V.
m *g = ρл * V *g.
Выталкивающая сила Архимеда определяется формулой: Fарх = ρв *g* Vпог. Где ρв - плотность жидкости, в которое погружено тело, g - ускорение свободного падения, Vпог - объем погруженной части тела в жидкость.
ρл * V *g = ρв *g* Vпог.
ρл * V = ρв * Vпог.
Vпог / V = ρл / ρв.
Vпог / V = 900 кг/м^3 / 1000 кг/м^3 = 0,9.
Под водой находится 9/10 частей или 90 % всего объема льдины.
Vпог = 0,9 * V.
Vнад водой = V - Vпог = V - 0,9 * V = 0,1 * V.
ответ: на поверхности находится 1/10 или 10 % льдины.