Задание №21 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Какую минимальную работу необходимо совершить для равномерного вертикального перемещения под водой на высоту 5 м сплошной мраморной плиты объёмом 1 м3? Сопротивлением движению пренебречь.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для решения задачи проанализируем силы, действующие на плиту при её движении под водой. Чтобы поднимать плиту равномерно, приложенная сила должна уравновешивать силу тяжести и выталкивающую силу (силу Архимеда) .
Дано:
(плотность мрамора)
(плотность воды)
--------------------
Физические законы и формулы:
1. Работа силы при перемещении тела вычисляется по формуле:
, где — сила, с которой мы тянем плиту вверх.
2. При равномерном подъёме сумма сил, действующих на тело, равна нулю (первый закон Ньютона в проекции на вертикальную ось):
, откуда .
3. Сила тяжести: .
4. Масса плиты через её плотность и объём: .
5. Выталкивающая сила (закон Архимеда): .
Вывод рабочей формулы:
Подставим выражения для сил в формулу работы:
Вынесем общие множители за скобки:
Вычисления:
Подставим числовые значения из условия:
Переведём в килоджоули: .
Проверка размерности:
.
Ответ: (или ).
Источник: ФИПИ