стеклянная бутылка вместимостью vв=0,5 литра=0.5*10^-3 м3
и массой м= 200 грамм =0.2 кг плавает в воде. какое количество воды m1 нужно налить в бутылку, чтобы она утонула? плотность стекла рс= 2500 кг/м3, плотность водырв= 1000 кг/м3
условие "непотопления"
(бутылка по горлышко в воде и часть бутылки заполнена водой)
вес бутылки+вес воды в бутылке=сила ахимеда
m1-масса воды в бутылке
v1-объем воды в бутылке
vв-внутренний объем бутылки
vн-наружний объем бутылки
vб=vн-vв=m/рс
fa=m2*g
m2-масса вытесненной бутылкой воды
mg+m1g=fa
mg+m1g=m2*g , сократим g
m+m1=m2=vн*рв=(vв+vб)*рв=(vв+м/рс)*рв
m1=(vв+м/рс)*рв-m
подставим численные данные
m1=(0.5*10^-3+0,2/2500)*1000-0,2 =0,38 кг=380 г
v1=m1/pв=0,38 кг/1000 =0.38 л
ответ количество воды в бутылке =0,38 кг=380 г или =0.38 л
бутылка начнёт тонуть, если её собственный вес и вес её содержимого превысит выталкивающую архимедову силу, равную весу вытесненной бутылкой воды:
g > fарх.
архимедова сила: fарх = ρв·g·v.
вес бутылки и содержимого: g = mg + ρв·g·v
плотность воды 1000 кг/м³, ускорение свободного падения g = 10м/с², масса бутылки m = 0,2кг
если бы бутылка была невесомая, то её следовало бы заполнить доверху, тогда её горлышко находилось бы на одном уровне с поверхностью воды.
если бутылка весомая, но пустая, то она частично погрузится, причём объём, который она при этом вытеснит, может быть определён из уравнения:
mg = ρв·g·v
0,2·10 = 1000 ·10·v
v = 0,0002м³
объём бутылки v = 0.5л = 0,5/1000 = 0,0005м³
неравенство
g > fарх
будет верным, если в бутылку налить воды на v = 0,0002м³ меньше, чем объём бутылки т.е. 0,0005м³ - 0,0002м³ = 0,0003м³.
действительно, тогда объём вытесненой жидкости будет 0,0005м³
mg + ρв·g·v> ρв·g·v
0,2·10 + 1000·10·0,0003 = 1000·10·0,0005
2 + 3 = 5
ответ: следует налить чуть больше 300мл
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
Самолет за 10 секунд увеличил свою скорость от 180 км/ч до 360 км/ч.определите ускорение и путь , пройденный самолетом за это время