Вопрос:

АЗ. Деревянный шар объемом 1 кг наполовину погружен в воду. Чему равна выталкивающая сила, действующая на этот шар? (Плотность воды 1000 кг/м³.)

Ответ:

Решение:

Масса деревянного шара \( m = 1 \text{ кг} \). Плотность воды \( \rho_{воды} = 1000 \text{ кг/м}³ \). Ускорение свободного падения \( g \approx 10 \text{ м/с}² \).

Для расчета силы Архимеда нам нужен объем погруженной части шара. Если бы шар был полностью погружен, его плотность была бы \( \rho_{шара} = \frac{m}{V} \). Так как он наполовину погружен, и, следовательно, плавает, его плотность меньше плотности воды. Мы не знаем объем шара. Однако, если бы мы знали плотность дерева, мы могли бы рассчитать объем. Из условия задачи, где указан объем 1 кг, можно предположить, что подразумевается масса. Так как шар наполовину погружен, выталкивающая сила равна весу шара, если бы он был погружен наполовину. Предположим, что объем шара \( V \), тогда объем погруженной части \( V_{погр} = V/2 \). Сила Архимеда \( F_A = \rho_{воды} g V_{погр} = 1000 \text{ кг/м}³ 10 \text{ м/с}² (V/2) \). Без объема шара решить невозможно. Однако, если принять, что 1 кг — это не масса, а некая величина, связанная с объемом, либо если шар полностью погружен, то вес шара \( P = m g = 1 \text{ кг} 10 \text{ м/с}² = 10 \text{ Н} \).

Если шар наполовину погружен, то выталкивающая сила равна силе тяжести, которая в данном случае не указана в Ньютонах. Если предположить, что 1 кг — это масса, и шар плавает, то выталкивающая сила равна весу шара. Но мы не знаем массу шара, а только объем 1 кг. Если предположить, что 1 кг — это вес, то \( P = 1 \text{ кг} \) (что некорректно, так как кг - единица массы), то \( P g \) тогда \( P = 10 \text{ Н} \). Если это вес, тогда \( P = 10 \text{ Н} \).

Рассмотрим варианты ответов: 0.5 кН = 500 Н, 1 кН = 1000 Н, 5 кН = 5000 Н, 10 кН = 10000 Н.

Если предположить, что