Из дуба, плотность которого равна 800 кг/м3, сделали кубик, длина ребра которого равна 20 см. Одну грань кубика натёрли тонким слоем парафина и плотно прижали кубик этой гранью к гладкому горизонтальному дну бассейна. Затем в бассейн налили воду, плотность которой равна 1000 кг/м3, и при этом вода не подтекла под нижнюю грань кубика. Высота уровня воды над дном бассейна составила 1 м. Кубик при этом не всплыл. Атмосферное давление равно 105 Па, ускорение свободного падения 10 м/с2. Чему равна полная сила давления, которая действует на боковую (вертикальную) грань кубика?
ответ выразите в ньютонах, округлите до целого числа.
1) Следовательно, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила. Величину этой силы определил ученый из древней Греции - Архимед. Сила, с которой жидкость или газ действует на тело, погруженное в вещество, называют силой Архимеда (выталкивающей силой)
2) Она направлена противоположно силе тяжести, приложенной к этому телу. Сила, выталкивающая тело, целиком погруженное в жидкость, равна весу жидкости в объеме этого тела. Она называется Архимедовой силой. Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости
3) От плотности жидкости, в которую погружено тело, на которое действует сила Архимеда. причем зависимость прямо пропорциональная. То есть, чем больше плотность жидкости, тем больше выталкивающая сила. ... Эта несчастная сила прямо же пропорционально зависит от объема погруженной в жидкость части
4) Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой в честь древнегреческого ученого Архимеда, который впервые указал на ее существование и рассчитал ее значение. Итак, опыт подтвердил, что архимедова (или выталкивающая) сила равна весу жидкости в объеме тела, т. е. FA = Рж = gmж
5) Силу, с которой Земля притягивает тела, можно рассчитать по формуле F = m ⋅ g , где m — масса тела, а g — ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения — это ускорение, которое вблизи Земли приобретает тело, падающее свободно и беспрепятственно
6) (Плотность жидкости вследствие ничтожной сжимаемости на любой глубине считать одинаковой.) ... Силы, выталкивающие шарики, одинаковы, так как объемы шариков равны, плотность жидкости одинакова.
Объяснение:
Согласно теореме о мгновенном центре скоростей (далее по тексту МЦС), у любого движущегося твердого тела есть такая точка, скорость которой в данный момент времени равна нулю. Движение тела, в данный момент, может быть представлено как поворот тела относительно этой точки. Местоположение этой точки легко найти, достаточно провести перпендикуляры к каким-нибудь двум неколлинеарным векторам скоростей, точка их пересечения и будет МЦС. В нашем случае, уже известно направление скорости , проводим к ней перпендикуляр АО, МЦС лежит где-то на нем. Далее, нам известно, что скорость точки С равна скорости точки А по модулю, здесь стоит вспомнить следующее соотношение из механики твердого тела
V=wr
где v – скорость данной точки
ω - угловая скорость вращения тела относительно МЦС
R – расстояние от МЦС до данной точки.
С учетом этого, становится ясно, что точка С должна лежать на таком же расстоянии от МЦС, что и точка А, ведь их скорости равны. Исходя из этих соображений, МЦС будет равноудален от точек А и С и совпадет с точкой О, как показано на рисунке. Вся фигура вращается относительно этой точки. Совершенно очевидно, что точка фигуры, лежащая на наименьшем расстоянии от точки О будет обладать и наименьшей скоростью (точка D), а точка лежащая дальше всего – наибольшей (точка В). Дальше просто расчеты.
Обозначим сторону треугольника за а, а угловую скорость вращения относительно МЦC за ω. Найдем длины отрезков OD и OB из геометрических соображений
Скорость в точке D (минимальная)
Скорость в точке B (максимальная
.