Задача:
Тело массой 5 кг при погружении в воду вытесняет 6,5 кг этой жидкости. Утонет ли это тело или нет?
Дано:
- Масса тела ( m_1 = 5 ) кг
- Масса вытесненной воды ( m_2 = 6,5 ) кг
Решение:
Для определения, утонет ли тело или нет, необходимо сравнить его плотность с плотностью жидкости (в данном случае воды), в которую оно погружено. Известно, что тело будет плавать, если его средняя плотность меньше плотности жидкости, и тонуть, если больше.
Определение плотности тела:
Плотность тела (( \rho_1 )) можно найти по формуле:
[
\rho_1 = \frac{m_1}{V}
]
где ( V ) — объем тела.
Определение плотности воды:
Плотность воды (( \rho_2 )) можно найти по формуле:
[
\rho_2 = \frac{m_2}{V}
]
где ( V ) — объем вытесненной воды, который равен объему тела (так как тело полностью погружено в воду).
Сравнение плотностей:
Так как объемы воды и тела одинаковы, можно сравнить массы для определения плотностей:
[
\rho_1 = \frac{m_1}{V} \quad \text{и} \quad \rho_2 = \frac{m_2}{V}
]
Для упрощения, так как объемы ( V ) одинаковы, можно сравнить массы ( m_1 ) и ( m_2 ).
В данном случае:
[
m_1 = 5 \text{ кг}
]
[
m_2 = 6,5 \text{ кг}
]
Видно, что масса вытесненной воды больше массы тела:
[
m_2 > m_1
]
Это означает, что плотность вытесненной воды больше плотности тела:
[
\rho_2 > \rho_1
]
Следовательно, плотность тела меньше плотности воды.
Вывод:
Так как плотность тела меньше плотности воды, тело не утонет, а будет плавать на поверхности воды.