Камень падает в воде с ускорением 6 м/с 2 . Найти плотность камня. Трением камня о воду пренебречь.
от

1 Ответ

дано:  
ускорение камня a = 6 м/с²  
плотность воды ρж = 10³ кг/м³  
ускорение свободного падения g = 9.81 м/с²  

найти:  
плотность камня ρк.

решение:  
1. На камень в воде действуют три силы: сила тяжести, сила Архимеда и сила сопротивления воды. Камень падает с ускорением, значит, суммарная сила, действующая на камень, вызывает это ускорение.

2. Сила тяжести для камня:

Fт = m * g.

3. Сила Архимеда, которая выталкивает камень, равна:

FА = ρж * V * g,

где V — объём камня.

4. Сила сопротивления воды Fс связана с массой камня и ускорением, так как камень падает с ускорением:

Fс = m * a.

5. Таким образом, полная сила, действующая на камень, можно выразить как:

Fт - FА - Fс = m * a.

6. Из этого уравнения найдем выражение для массы камня m:

m * g - ρж * V * g - m * a = m * a.

7. Преобразуем это уравнение:

m * g - m * a = ρж * V * g + m * a.

8. Переносим все слагаемые, содержащие m, на одну сторону:

m * (g - a) = ρж * V * g.

9. Так как объём камня V можно выразить как:

V = m / ρк,  

подставим это в уравнение:

m * (g - a) = ρж * (m / ρк) * g.

10. Упростим выражение:

m * (g - a) = (ρж * g * m) / ρк.

11. Теперь можно сократить на m:

g - a = (ρж * g) / ρк.

12. Из этого выражения найдём плотность камня:

ρк = (ρж * g) / (g - a).

13. Подставим значения:

ρк = (10³ кг/м³ * 9.81 м/с²) / (9.81 м/с² - 6 м/с²).

14. Вычислим:

ρк = (9810) / (3.81) ≈ 2575.32 кг/м³.

ответ:  
Плотность камня составляет примерно 2575.32 кг/м³.
от