Циліндричний брусок масою 1 кг підвішений на системі блоків (див. рис.) і на чверть своєї висоти виступає над рідиною втричі меншої густини. Масою блоків та силами тертя знехтувати, з’єднувальні нитки вважати нерозтяжними. 1) Знайти, на яку частину свого об'єму брусок занурений у рідину. 2) Знайти силу, за до якої систему утримують у рівновазі. 3) Як зміниться відповідь, якщо блоки матимуть маси по 1 кг кожний?
Зако́н архиме́да: на тело, погружённое в жидкость (или газ) , действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (называемая силой архимеда) fa= pgv где ρ — плотность жидкости (газа) , — ускорение свободного падения, а v — объём погружённого тела сила архимеда в воздухе =1,3*9,81*5 = 63,765 н сила архимеда в воде =1000*9,81*5 = 49050 н следовательно вес болванки уменьшится на 49050-63,765=48986,2 н. если же речь идет о массе, то масса = 5*7000=35000 кг - в воздухе f= mg уменьшение массы = 48986,2/9,81=4993,5 кг - разница массы в воде и в воздухе. 35000-4993,5 = 30006,5кг - масса болванки в воде.
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]
Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.