Вес тела в воде в 2 раза меньше, чем в масле, и в 3 раза меньше, чем в воздухе. Определить плотность масла. Плотностью воздуха пренебречь.
Вес тела в воде в 2 раза меньше, чем в масле, и в 3 раза меньше, чем в воздухе. Определить плотность масла. Плотностью воздуха пренебречь.
Ответ(ы) на вопрос:
Итак в жидкости или в газе(т.е. в воздухе вообще говоря тоже. И не всегда можно пренебречь силой Архимеда (например при расчете полета аэростата)) вес тела равен сила тяжести минус сила Архимеда:
[latex]P=mg-F_A=mg-\rho gV[/latex] (1)
Где
ρ -плотность жидкости (газа) в которую погружено тело
m - масса тела
g - ускорение свободного падения
V - объем тела
Итак в воздухе:
[latex]P=mg[/latex] (2)
В воде:
[latex]P_1=mg-\rho_1gV[/latex] (3)
В масле:
[latex]P_2=mg-\rho_2gV[/latex] (4)
По условию
[latex] \frac{P_2}{P_1}=2 [/latex] (5)
[latex] \frac{P}{P_2}=3[/latex] (6)
Тогда с учетом (2) (3) из (6) получаем
[latex] \frac{P_1}{P}= \frac{1}{3} \newline \newline \frac{mg-\rho_1gV}{mg}= \frac{1}{3} \newline \newline 1-\frac{\rho_1V}{m}= \frac{1}{3}[/latex]
Обозначим сразу величину x
[latex]x= \frac{V}{m}[/latex]
И получаем первое уравнение нашей будущей системы
[latex] \frac{2}{3} -\rho_1x= 0[/latex] (7)
Далее из (5) с учетом (4) (3) следует:
[latex] \frac{mg-\rho_2gV}{mg-\rho_1gV}=2 \newline \newline \frac{mg(1-\rho_2V/m)}{mg(1-\rho_1V/m)}=2 \newline \newline \frac{(1-\rho_2V/m)}{(1-\rho_1V/m)}=2 \newline \newline \frac{(1-\rho_2x)}{(1-\rho_1x)}=2 \newline \newline[/latex]
Получили 2е уравнение нашей системы
[latex]\frac{(1-\rho_2x)}{(1-\rho_1x)}=2 [/latex] (8)
Т.е. теперь у нас есть ситема 2х уравнений (7), (8) с двумя неизвестными x и ρ₂
[latex] \frac{2}{3} -\rho_1x= 0[/latex]
[latex]\frac{(1-\rho_2x)}{(1-\rho_1x)}=2 [/latex] (9)
(Плотность воды ρ₁=1000 кг/м³ нам известна) Ну и нас больше интересует переменная ρ₂
Из первого уравнения системы (9) выразим x и подставим его во второе уравнение, выразив в нем ρ₂.
[latex]x= \frac{2}{3\rho_1}= \frac{2}{3000} = \frac{1}{1500} [/latex]
[latex]\frac{(1-\rho_2x)}{(1-\rho_1x)}=2 \newline \newline 1-\rho_2x=2(1-\rho_1x)\newline \rho_2x=1-2(1-\rho_1x)\newline \rho_2x=1-2+2\rho_1x\newline \newline \rho_2=(2\rho_1x-1)/x [/latex]
[latex]\rho_2=(2\rho_1x-1)/x=2\rho_1-1/x=2\cdot 1000-1/(1/1500)=\newline 2000-1500=500[/latex]
ОТВЕТ: плотность масла ρ₂=500 кг/м³.
Не нашли ответ?
Похожие вопросы