Консультация № 196576
04.10.2019, 20:23
0.00 руб.
0 3 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Пробковый (p = 500 кг/м3 ) поплавок, вместе с подвешенным к нему на нити алюминиевым (p2 =2700 кг/м3) грузом массой m2 =27 г, находится в насыщенном водном растворе хлорида натрия (p0 =1,2∙10^3 кг/м3 ). Определите массу m1 поплавка, если система находится в состоянии безразличного равновесия, когда поплавок полностью погружен в воду. Сделать рисунок.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
08.10.2019, 02:10
общий
Адресаты:
Я бы решил эту задачу 3 дня назад, если бы Вы не злоупотребляли доп-заданием "Сделать рисунок". Неужели Вы сами не можете нарисовать 2 кляксы одна над другой (поплавок и грузик, связанные ниточкой) ниже уровня жидкости?

Я сделал для Вас уже много рисунков, гораздо более сложных (эл-схемы с позици-обозначениями, цветные графики...). Чем больше эксперты помогают Вам, тем сильнее Вы ленитесь. Так не должно быть, верно?

Решите сами эту лёгкую задачу. Тут всего-то надо вспомнить, что плотность тела - это его масса, делёная на его объём.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
08.10.2019, 10:13
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!

Дано: [$961$]0=1,2*103 кг/м3 -- плотность жидкости, в которой находятся поплавок и подвешенный к нему на нити груз; [$961$]1=0,5*103 кг/м3 -- плотность поплавка; [$961$]2=2,7*103 кг/м3 -- плотность груза; m2=27*10-3 кг -- масса груза; поплавок с грузом находятся в состоянии безразличного равновесия, когда поплавок полностью погружен в жидкость.

Определить: m1 -- массу поплавка.

Решение

Рисунок к задаче находится в прикреплённом файле. Я заимствовал его здесь.

На поплавок действуют сила тяжести m1g, направленная вниз (g[$8776$]9,81 м/с2 -- ускорение свободного падения [1, с. 14]); F[sub]1[/sub] -- выталкивающая сила, направленная вверх [1, с. 102]; T[sub]1[/sub] -- сила натяжения нити, направленная вниз [2, с. 76]. На груз действуют сила тяжести m2g, направленная вниз; F[sub]2[/sub] -- выталкивающая сила, направленная вверх; T[sub]1[/sub] -- сила натяжения нити, направленная вверх. Составим в проекциях на ось x уравнения, выражающие условия равновесия поплавка и груза (равенство нулю равнодействующей сил, действующих на тело [1, с. 83]).
m1g+T1-F1=0; (1)

m2g-T2-F2=0. (2)


Обозначим через V1, V2 соответственно объёмы поплавка и груза. При этом V1=m1/[$961$]1, V2=m2/[$961$]2. Поскольку выталкивающая сила равна силе тяжести жидкости, вытесненной телом [2, с. 97], постольку F1=[$961$]0V1g=[$961$]0m1g/[$961$]1, F2=[$961$]0V2g=[$961$]0m2g/[$961$]2. Если нить невесома, то T1=T2=T. С учётом этого из уравнений (1), (2) получим
m1g+T-[$961$]0m1g/[$961$]1=0; (3)

m2g-T-[$961$]0m2g/[$961$]2=0. (4)


Из уравнений (3), (4) находим T=-m1g+[$961$]0m1g/[$961$]1, T=m2g-[$961$]0m2g/[$961$]2,
-m1g+[$961$]0m1g/[$961$]1=m2g-[$961$]0m2g/[$961$]2,

m1g([$961$]0/[$961$]1-1)=m2g(1-[$961$]0/[$961$]2),

m1([$961$]0/[$961$]1-1)=m2(1-[$961$]0/[$961$]2),

(m1/[$961$]1)([$961$]0-[$961$]1)=(m2/[$961$]2)([$961$]2-[$961$]0),

m1=m2[$961$]1([$961$]2-[$961$]0)/([$961$]2([$961$]0-[$961$]1)). (5)


Подставляя в формулу (5) значения величин, получим
m1=27*10-3*0,5*103*(2,7-1,2)*103/(2,7*103*(1,2-0,5)*103)[$8776$]10,7*10-3 (кг)=10,7 г.


Ответ: 10,7 г.

Литература
1. Аксенович Л. А., Ракина Н. Н., Фарино К. С. Физика в средней школе. -- Минск: Адукацыя i выхаванне, 2004. -- 720 с.
2. Яворский Б. М., Селезнёв Ю. А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. -- М.: Наука, 1989. -- 576 с.
Прикрепленные файлы:
01d0a5899b6e69bc11625e09cadb741cb01c4edb.png
5
Это самое лучшее решение!
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Посетитель
401938
329
08.10.2019, 10:19
общий
https://rfpro.ru/question/196606
Помогите пожалуйста
Об авторе:
Лучшая увеличительная линза - ноги.
Форма ответа