Чтобы выяснить, какая часть деревянного кубика находится над поверхностью воды, нам нужно использовать принцип Архимеда, который говорит, что на любое тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной этой жидкостью массы.
Для начала давайте переведем данные о плотности в одни и те же единицы измерения:
- Плотность воды p(в) = 1 г/см³ = 1000 кг/м³ (так как 1 г/см³ = 1000 кг/м³).
- Плотность дерева p(д) = 0,6 кг/дм³ = 600 кг/м³ (так как 1 дм³ = 1 л = 0,001 м³).
Теперь, когда мы знаем плотности, давайте рассмотрим, как кубик будет вести себя в воде:
- Кубик будет частично погружен в воду. Часть его объема будет находиться под водой, а часть - над водой.
- Согласно принципу Архимеда, объем воды, вытесненной кубиком, будет равен объему части кубика, погруженной в воду.
- Вес вытесненной воды равен весу кубика, если кубик плавает. Это можно записать так:
- Вес кубика = объем кубика * плотность дерева * g
- Вес вытесненной воды = объем вытесненной воды * плотность воды * g
- Так как g (ускорение свободного падения) в обеих частях у нас одинаковое, мы можем его опустить:
- Уравнение будет выглядеть так:
- Объем кубика * плотность дерева = Объем вытесненной воды * плотность воды
- Если обозначить объем кубика как V, а объем вытесненной воды как Vвыт, то у нас получится:
- Объем вытесненной воды равен объему части кубика, находящейся под водой. Если обозначить часть кубика, находящуюся под водой, как Vпод, то:
- Теперь подставим это в уравнение:
- V * p(д) = Vпод * p(в)
- V * p(д) = Vпод * p(в)
- Теперь мы можем выразить Vпод:
- Теперь подставим значения плотностей:
- Vпод = V * (600 / 1000) = V * 0,6
- Это означает, что 60% объема кубика находится под водой.
- Следовательно, часть кубика, находящаяся над водой, будет равна:
- Vнад = V - Vпод = V - V * 0,6 = V * (1 - 0,6) = V * 0,4
Таким образом, 40% объема кубика находится над поверхностью воды.