Шарик массой 20 г всплывает с постоянной скоростью в жидкости, плотность которой

Условие задачи:

Шарик массой 20 г всплывает с постоянной скоростью в жидкости, плотность которой в 3 раза больше плотности шарика. Определите силу сопротивления жидкости.

Задача №3.3.30 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m=20\) г, \(\rho_{ж}=3 \rho\), \(F_с-?\)

Решение задачи:

На шарик действуют три силы: сила тяжести \(mg\), сила Архимеда \(F_А\) и сила сопротивления жидкости \(F_с\). Шарик всплывает с постоянной скоростью, запишем первый закон Ньютона в проекции на ось \(y\):

\[{F_А} – mg – {F_с} = 0\]

\[{F_с} = {F_А} – mg\]

Распишем силу Архимеда \(F_А\) и массу \(m\) в получившейся формуле:

\[{F_с} = {\rho _ж}gV – \rho Vg\]

\[{F_с} = \left( {{\rho _ж} – \rho } \right)gV\]

По условию плотность жидкости в три раза больше плотности шарика (\(\rho_{ж}=3 \rho\)), поэтому:

\[{F_с} = \left( {3\rho  – \rho } \right)gV = 2\rho gV\]

Нетрудно заметить, что произведение плотности шарика \(\rho\) на его полный объем \(V\) равно его массе (\(m=\rho V\)), поэтому:

\[{F_с} = 2mg\]

Переведем массу шарика из грамм в килограммы и посчитаем ответ:

\[20\;г = 0,02\;кг\]

\[{F_с} = 2 \cdot 0,02 \cdot 10 = 0,4\;Н = 400\;мН\]

Ответ: 400 мН.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

3.3.29 Тело массой 2 кг и объемом 1 л находится в озере на глубине 5 м. Какую необходимо
3.3.31 Шарик на нити, уравновешенный на весах, опускают в воду. Когда шарик на 0,3 своего
3.3.32 В сосуд налили ртуть и сверху неё масло. Шар в сосуде плавает так, что он ровно