Когда мы погружаем предмет в жидкость, на него действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Этот принцип известен как сила Архимеда. В случае чугунной детали объемом 0,02 м³, находящейся под водой, необходимо рассчитать, какую силу нужно приложить, чтобы преодолеть эту выталкивающую силу и поднять деталь.
Шаги для расчета:
Определение силы тяжести (вес) детали.
Вес детали определяется произведением объема, плотности чугуна и ускорения свободного падения:
[
F\text{тяж} = V \cdot \rho\text{чугун} \cdot g
]
где:
- ( V = 0,02 \text{ м}3 ) — объем детали,
- ( \rho_\text{чугун} \approx 7200 \text{ кг/м}3 ) — плотность чугуна,
- ( g = 9,81 \text{ м/с}2 ) — ускорение свободного падения.
Расчет силы Архимеда.
Сила Архимеда равна весу вытесненной воды:
[
F\text{Архимеда} = V \cdot \rho\text{вода} \cdot g
]
где ( \rho_\text{вода} = 1000 \text{ кг/м}3 ).
Определение необходимой подъемной силы.
Чтобы поднять деталь, нужно, чтобы приложенная сила преодолела разницу между силой тяжести и силой Архимеда:
[
F\text{подъем} = F\text{тяж} - F_\text{Архимеда}
]
Подставив все значения в формулы, получим:
[
F\text{тяж} = 0,02 \cdot 7200 \cdot 9,81 = 1413,6 \text{ Н},
]
[
F\text{Архимеда} = 0,02 \cdot 1000 \cdot 9,81 = 196,2 \text{ Н}
]
[
F_\text{подъем} = 1413,6 - 196,2 = 1217,4 \text{ Н}
]
Таким образом, необходимо приложить силу 1217,4 Н, чтобы поднять чугунную деталь под водой.
Категория: Физика
Теги: гидростатика, сила Архимеда, подъемные силы