При погружении на брусок действует выталкивающая архимедова сила Fа, уравновешивающая силу веса бруска G = mg (m - масса бруска, g - ускорение свободного падения). Архимедова сила равна весу вытесненной бруском жидкости:
Fa = ro * g * S * h/3 (S - площадь поперечного сечения бруска, ro - плотность жидкости, h - высота бруска). Итак:
mg = ro * g * S * h/3
или
m = ro * S * h/3 (1)
Если плотность в три раза меньше, то получим
m = ro/3 * S * hнов (2)
где hнов - глубина погружения бруска в менее плотной жидкости
Приравняем правые части уравнений (1) и (2)
ro * S * h/3 = ro/3 * S * hнов
сократим на ro, S, 1/3 и получим, что
hнов = h.
Брусок погрузится полностью
Конечная температура воды 21⁰C.
Объяснение:
Движущееся тело обладает кинетической энергией, которую рассчитаем по формуле:
(Дж)
Значит на нагревание воды массой 1 кг, имеющей температуру 20°С, затратили 4200 Дж энергии.
Количество теплоты, которое передается телу при нагревании:
, где m = 1 кг, масса воды; с = 4200 Дж/кг*град, удельная теплоемкость воды; t₁ = 20⁰С начальная температура, t₂ - конечная температура, которую нужно найти.
Количество энергии, которое затратили на нагревание воды массой 1 кг численно равно удельной теплоемкости воды = 4200 Дж.
Удельная теплоемкость показывает, какое количество энергии необходимо затратить, чтобы изменить температуру тела массой 1 кг на 1⁰С.
⇒ Температура воды повысилась на 1°С и стала 21°С.
Подтвердим расчетами:
4200 Дж = 1 кг * 4200 Дж/кг*град * (t₂ - 20⁰);
4200 Дж = 4200 * (t₂ - 20⁰) Дж/град
t₂ - 20⁰ = 4200 Дж / 4200 Дж/град
t₂ - 20⁰ = 1⁰
t₂ = 20⁰ + 1 = 21⁰.
