Monetę zawieszono na czułym siłomierzu. Wskazał on wartość 0,010 N. Następnie monetę wiszącą na siłomierzu zanurzono w wodzie. Teraz siłomierz wskazał 0,009 N. a) Jaką wartość ma siła wyporu działająca na monetę zanurzoną w wodzie? b) Oblicz ciężar wody wypartej przez monetę, a następnie jej masę. c) Gęstość wody to 1 g/cm3. Jaką objętość ma wyparta woda? d) Ile wynosi objętość monety, a ile jej masa? e) Oblicz gęstość monety.​

Odpowiedź :

Korzystamy z prawa Archimedesa:

Na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana do góry i równa ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.

[tex]F_{wyporu} = Q_{wypartej \ cieczy}[/tex]

a)  Siła wyporu:

[tex]Q = 0,010 \ N\\F = 0,009 \ N\\\\F = Q-F_{w}\\\\F_{w} = Q-F\\\\F_{w} = 0,010 \ N - 0,009 \ N\\\\\underline{F_{w} = 0,001 \ N}[/tex]

b)

Ciężar wypartej wody jest równy sile ciężkość:

[tex]Q_{w} = F_{w}\\\\\underline{Q_{w} = 0,01 \ N}[/tex]

Masa wody:

[tex]Q = m\cdot g \ \ /:g\\\\m_{w} = \frac{Q}{g}\\\\m_{w} = \frac{0,001 \ N}{10\frac{N}{kg}}\\\\\underline{m_{w} = 0,0001 \ kg = 0,1 \ g}[/tex]

c)  Objętość wypartej wody:

[tex]d = \frac{m}{V} \ \ \rightarrow \ \ V = \frac{m}{d}\\\\V = \frac{0,1 \ g}{1\frac{g}{cm^{3}}}\\\\\underline{V = 0,1 \ cm^{3}}}[/tex]

d)

Objętość monety jest równa objętości wypartej wody:

[tex]V_{m} = V\\\\\underline{V_{m} = 0,1 \ cm^{3}}}[/tex]

Masa monety:

[tex]Q = m\cdot g \ \ /:g\\\\m = \frac{Q}{g}\\\\m_{m} = \frac{0,01 \ N}{10\frac{N}{kg}}\\\\\underline{m_{m} = 0,001 \ kg = 1 \ g}[/tex]

e) Gęstość monety:

[tex]d = \frac{m}{V}\\\\d_{m} = \frac{1 \ g}{0,1 \ cm^{3}}\\\\\underline{d_{m} = 10\frac{g}{cm^{3}}}[/tex]