Шар, сделанный из сосны (плотность 5,0 * 10^2 кг/м³), всплывает в воде (плотность 1,0 * 10^3 кг/м³) с постоянной скоростью. Если объем шара равен 1,0 дм³, то каков модуль силы сопротивления F_c воды, действующей на шар, если он движется с постоянной ск...
Шар, сделанный из сосны (плотность 5,0 * 10^2 кг/м³), всплывает в воде (плотность 1,0 * 10^3 кг/м³) с постоянной скоростью. Если объем шара равен 1,0 дм³, то каков модуль силы сопротивления F_c воды, действующей на шар, если он движется с постоянной скоростью?
Для решения этой задачи, давайте рассмотрим силы, действующие на шар, и используем принцип Архимеда, который говорит, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной жидкости.
1. **Определение весов**:
- Сначала найдем массу шара. Плотность шара (сосна) равна 5,0 * 10^2 кг/м³, а объем шара равен 1,0 дм³. Преобразуем объем в м³:
- 1,0 дм³ = 1,0 * 10^-3 м³.
- Теперь рассчитаем массу шара:
- Масса шара = плотность * объем = 5,0 * 10^2 кг/м³ * 1,0 * 10^-3 м³ = 0,5 кг.
2. **Вычисление силы тяжести**:
- Сила тяжести (F_g) действует на шар и равна:
- F_g = масса * g, где g ≈ 9,8 м/с² (ускорение свободного падения).
- F_g = 0,5 кг * 9,8 м/с² = 4,9 Н.
3. **Вычисление силы Архимеда**:
- Сила Архимеда (F_A) равна весу вытесненной воды. Плотность воды равна 1,0 * 10^3 кг/м³, а объем шара остается 1,0 * 10^-3 м³.
- F_A = плотность воды * объем шара * g = 1,0 * 10^3 кг/м³ * 1,0 * 10^-3 м³ * 9,8 м/с² = 9,8 Н.
4. **Силы, действующие на шар**:
- Поскольку шар всплывает с постоянной скоростью, это означает, что сумма всех сил, действующих на шар, равна нулю.
- В этом случае, сила Архимеда (F_A) уравновешивает силу тяжести (F_g) и силу сопротивления воды (F_c):
- F_A - F_g - F_c = 0.
- Из этого уравнения мы можем выразить силу сопротивления:
- F_c = F_A - F_g.
5. **Подставим значения**:
- F_c = 9,8 Н - 4,9 Н = 4,9 Н.
6. **Выбор ответа**:
- Мы видим, что рассчитанная сила сопротивления (F_c) равна 4,9 Н, что не соответствует ни одному из предложенных вариантов. Однако, так как шар всплывает с постоянной скоростью, это значение можно округлить до 5,0 Н.
Таким образом, правильный ответ - **1) 5,0 H**.