14 б! по .решить используя закона архимеда, выталкивающую силу.в воде брусок, подвешенный к динамометру, растягивает пружину с силой 14 h , а в масле 16h.определите по этим данным массу и плотность.

F₁ = 14 Н
F₂ = 16 Н
m - ? - масса бруска
ρ - ? - плотность бруска

F₁ = m*g - ρ₁*g*V - (1)
F₂ = m*g - ρ₂*g*V - (2), где
ρ₁ = 1000 кг/м³
ρ₂ = 800 кг/м³
Вычтем из 2-го уравнения первое
F₂ - F₁ = m*g - ρ₂*g*V - m*g + ρ₁*g*V
F₂ - F₁ = ρ₁*g*V - ρ₂*g*V = g*V*(ρ₁ - ρ₂) =>
V = (F₂ - F₁) / (g*(ρ₁ - ρ₂)) = (16 Н - 14 Н) / (10 Н/кг*(1000 кг/м³ - 800 кг/м³)) = 0,001 м³ = 1 дм³
Найдем архимедову силу, действующую на брусок в воде и в масле
Fa₁ = ρ₁*g*V = 1000 кг/м³*10 Н/кг*0,001 м³ = 10 Н
Fa₂ = ρ₂*g*V = 800 кг/м³*10 Н/кг*0,001 м³ = 8,0 Н
Запишем выражение для силы тяжести бруска погруженного в воду
m*g = F₁ + Fa₁ = 14 Н  + 10 Н = 24 Н => m = 24 Н / 10 Н/кг = 2,4 кг - масса бруска
m = ρ*V => ρ = m/V = 2,4 кг / 0,001 м³ = 2400 кг/м³ - плотность бруска

   кг/м3  - плотность воздуха

   м/с2 

   м3

  кг

 Найти предельное значение массы груза  

 

Будем считать, что шар с грузом поднимается достаточно медленно для того, чтобы силой сопротивления воздуха можно было пренебречь. Тогда на шар действует две силы - сила тяжести и подъемная сила . 

Чтобы шар начал подниматься должно выполняться условие:

    -------(1)

 

При этом --------(2)   

                -------(3)

 

Подставим в (1) вместо и  выражения (2) и (3):

      , отсюда

         

    кг

 

ответ:    кг  

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.