С какой высоты должно падать тело, имеющее плотность 0,4*10^3 кг/м^3, чтобы оно погрузилось в воду на глубину 6 см? Сопротивлением воды и воздуха пренебречь.
Для решения воспользуемся законом сохранения энергии.
Полная механическая энергия тела равна сумме потенциальной и кинетической энергии.
Изменение полной механической энергии равно работе внешних сил.
Для удобства за нулевую отметку высоты примем уровень погружения d. Тогда в начальный момент на высоте h над поверхностью воды полная механическая энергия тела равнялась:
где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, V - объем тела, P - плотность тела.
В конечный момент (максимального погружения тела) полная механическая энергия равна нулю.
Минус в (3) мы поставили, поскольку архимедова сила и перемещение направлены противоположно.
Архимедова (она же выталкивающая) сила равна:
C учетом (4) выражение (3) можно записать так:
Изменение полной механической энергии равно работе внешних сил (а у нас это работа архимедовой силы):
С учетом (1), (2) и (5) выражение (6) приобретает вид:
Полная механическая энергия тела равна сумме потенциальной и кинетической энергии.
Изменение полной механической энергии равно работе внешних сил.
Для удобства за нулевую отметку высоты примем уровень погружения d. Тогда в начальный момент на высоте h над поверхностью воды полная механическая энергия тела равнялась:
Ео = mg(h+d) = PVg(h+d), (1)
где m - масса тела, g - ускорение свободного падения, V - объем тела, P - плотность тела.
В конечный момент (максимального погружения тела) полная механическая энергия равна нулю.
Е = 0 (2)
В воде на тело действует выталкивающая сила Fв. Работа, по определению, есть произведение силы на путь. Следовательно работа выталкивающей силы Ав против перемещения тела в воде:
Ав = - Fв*d (3)
Минус в (3) мы поставили, поскольку архимедова сила и перемещение направлены противоположно.
Архимедова (она же выталкивающая) сила равна:
Fв = PвVg, (4)
где Рв- плотность воды.C учетом (4) выражение (3) можно записать так:
Ав = -РвVgd (5)
Изменение полной механической энергии равно работе внешних сил (а у нас это работа архимедовой силы):
E - Eо = Ав (6)
С учетом (1), (2) и (5) выражение (6) приобретает вид:
0 - PVg(h+d) = - РвVgd
Откуда
h =\frac{dPв - dP}{P}=\frac{d(Pв-P}{P}
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.