Для решения задачи о нахождении масс металлов в сплаве, необходимо воспользоваться законом сохранения массы и свойствами плотности.
Обозначим:
- ( m_1 ) — масса первого металла с плотностью ( \rho_1 = 4000 \, \text{кг/м}^3 );
- ( m_2 ) — масса второго металла с плотностью ( \rho_2 = 8000 \, \text{кг/м}^3 );
- ( m ) — общая масса сплава, равная 10 кг;
- ( \rho ) — плотность сплава, равная 6000 кг/м³.
Первым шагом мы выразим объемы каждого компонента в сплаве через их массы и плотности:
[ V_1 = \frac{m_1}{\rho_1} ]
[ V_2 = \frac{m_2}{\rho_2} ]
Так как вещества смешаны в сплаве, объем сплава ( V ) будет равен сумме объемов компонентов:
[ V = V_1 + V_2 ]
Плотность сплава определяется как общая масса, деленная на общий объем:
[ \rho = \frac{m}{V} ]
Подставим выражения для ( V_1 ) и ( V_2 ):
[ \rho = \frac{m}{V_1 + V_2} = \frac{m}{\frac{m_1}{\rho_1} + \frac{m_2}{\rho_2}} ]
Подставим известные значения:
[ 6000 = \frac{10}{\frac{m_1}{4000} + \frac{m_2}{8000}} ]
Упростим уравнение:
[ 6000 = \frac{10}{\frac{m_1}{4000} + \frac{m_2}{8000}} ]
[ \frac{1}{6000} = \frac{\frac{m_1}{4000} + \frac{m_2}{8000}}{10} ]
[ \frac{1}{6000} = \frac{m_1}{40000} + \frac{m_2}{80000} ]
Домножим обе части на 80000 для упрощения:
[ \frac{80000}{6000} = 2m_1 + m_2 ]
[ \frac{40}{3} = 2m_1 + m_2 ]
Теперь у нас есть два уравнения:
- ( m_1 + m_2 = 10 )
- ( \frac{40}{3} = 2m_1 + m_2 )
Выразим ( m_2 ) из первого уравнения:
[ m_2 = 10 - m_1 ]
Подставим это выражение во второе уравнение:
[ \frac{40}{3} = 2m_1 + (10 - m_1) ]
[ \frac{40}{3} = m_1 + 10 ]
Решим это уравнение для ( m_1 ):
[ \frac{40}{3} - 10 = m_1 ]
[ \frac{40}{3} - \frac{30}{3} = m_1 ]
[ \frac{10}{3} = m_1 ]
[ m_1 = \frac{10}{3} \approx 3.33 \, \text{кг} ]
Теперь найдем ( m_2 ):
[ m_2 = 10 - m_1 ]
[ m_2 = 10 - \frac{10}{3} ]
[ m_2 = \frac{30}{3} - \frac{10}{3} ]
[ m_2 = \frac{20}{3} \approx 6.67 \, \text{кг} ]
Таким образом, массы металлов в сплаве составляют:
- Первый металл: ( \approx 3.33 \, \text{кг} )
- Второй металл: ( \approx 6.67 \, \text{кг} )