Для того чтобы определить, можно ли переправить груз массой 10 тонн на плоту, составленном из 10 сосновых бревен объемом каждого 1,6 м³, необходимо рассчитать подъемную силу плота и сравнить ее с суммарной массой плота и груза.
Дано:
- Количество бревен: ( n = 10 )
- Объем каждого бревна: ( V_{\text{бревна}} = 1,6 \, \text{м}^3 )
- Масса груза: ( m_{\text{груза}} = 10 \, \text{т} = 10000 \, \text{кг} )
- Плотность сосны: ( \rho_{\text{сосны}} \approx 500 \, \text{кг/м}^3 )
- Плотность воды: ( \rho_{\text{воды}} \approx 1000 \, \text{кг/м}^3 )
Рассчитаем подъемную силу плота (выталкивающую силу Архимеда), которая равна весу вытесненной плоту воды.
Общий объем плота ( V{\text{плота}} ):
[ V{\text{плота}} = n \cdot V_{\text{бревна}} = 10 \cdot 1,6 \, \text{м}^3 = 16 \, \text{м}^3 ]
Подъемная сила плота ( F{\text{Архимеда}} ):
[ F{\text{Архимеда}} = \rho{\text{воды}} \cdot V{\text{плота}} \cdot g ]
где ( g ) — ускорение свободного падения, приблизительно равное ( 9,81 \, \text{м/с}^2 ).
Подставим значения:
[ F{\text{Архимеда}} = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 16 \, \text{м}^3 \cdot 9,81 \, \text{м/с}^2 ]
[ F{\text{Архимеда}} = 156960 \, \text{Н} ]
Теперь рассчитаем вес плота и груза.
Масса плота ( m{\text{плота}} ):
[ m{\text{плота}} = \rho{\text{сосны}} \cdot V{\text{плота}} = 500 \, \text{кг/м}^3 \cdot 16 \, \text{м}^3 ]
[ m_{\text{плота}} = 8000 \, \text{кг} ]
Вес плота:
[ F{\text{плота}} = m{\text{плота}} \cdot g = 8000 \, \text{кг} \cdot 9,81 \, \text{м/с}^2 ]
[ F_{\text{плота}} = 78480 \, \text{Н} ]
Вес груза:
[ F{\text{груза}} = m{\text{груза}} \cdot g = 10000 \, \text{кг} \cdot 9,81 \, \text{м/с}^2 ]
[ F_{\text{груза}} = 98100 \, \text{Н} ]
Суммарный вес плота и груза:
[ F{\text{суммарный}} = F{\text{плота}} + F{\text{груза}} = 78480 \, \text{Н} + 98100 \, \text{Н} ]
[ F{\text{суммарный}} = 176580 \, \text{Н} ]
Сравним подъемную силу плота с суммарным весом:
[ F{\text{Архимеда}} = 156960 \, \text{Н} ]
[ F{\text{суммарный}} = 176580 \, \text{Н} ]
Так как подъемная сила плота ( F{\text{Архимеда}} ) меньше, чем суммарный вес плота и груза ( F{\text{суммарный}} ), этот плот не сможет переправить груз массой 10 тонн.