На рисунке изображена система, в которой блоки и рычаг невесомы и не имеют трения в осях и опоре C, пружины невесомы, нити нерастяжимы и невесомы. Участки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что k=30 Н/м и m=120 г. Считайте, что g=10 Н/кг.

5 мм

Объяснение:

Дано:

a = 6 см

m = 810 г

ρ = 8 900 кг/м³ = 8,9 г/см³

_____________

h - ?

Данную задачу не будем решать в единицах СИ (для простоты расчетов).

1)

Найдем объем меди:

V₁ = m / ρ = 810 / 8,9 ≈ 91 см³

2)

Найдем внешний объем куба:

V₀ = a³ = 6³ = 216 см³

3)

Объем полости:

V₂ = V₀-V₁ = 216-91 = 125 см³   = 5³     (1)

Но

a₁ = a - 2*h = 6-2*h (смотри чертеж),

тогда

V₂ = a₁³ = (6-2*h)³                                  (2)

Приравняем (2) и (1):

(6-2*h)³ = 5³

Извлечем кубический корень:

6-2*h = 5

2*h = 1

h = 0,5 см = 5 мм

Инерционные свойства массы в нерелятивистской (ньютоновской) механике определяются соотношением f=m*a.
поэтому можно получить по крайней мере три способа определения массы тела в невесомости.
1.можно аннигилировать (перевести всю массу в энергию) исследуемое тело и измерить выделившуюся энергию -- по соотношению эйнштейна получить ответ. (годится для малых тел -- например, так можно узнать массу электрона) . но такого решения не должен предлагать даже плохой теоретик. при аннигиляции одного килограмма массы выделяется 2·1017 джоулей тепла в виде жесткого гамма излучения
2.с пробного тела измерить силу притяжения, действующую на него со стороны исследуемого объекта и, зная расстояние по соотношению ньютона, найти массу (аналог опыта кавендиша) . это сложный эксперимент, требующий тонкой методики и чувствительного оборудования, но в таком измерении (активной) гравитационной массы порядка килограмма и более с вполне приличной точностью сегодня ничего невозможного нет. просто это серьезный и тонкий опыт, подготовить который вы должны еще до старта вашего корабля. в земных лабораториях закон ньютона проверен с прекрасной точностью для относительно небольших масс в интервале расстояний от одного сантиметра примерно до 10 метров.
3.подействовать на тело с какой -- либо известной силой (например прицепить к телу динамометр) и измерить его ускорение, а по соотношению найти массу тела (годится для тел промежуточного размера) .
4.можно воспользоваться законом сохранения импульса. для этого надо иметь одно тело известной массы, и измерять скорости тел до и после взаимодействия.
5.лучший способ взвешивания тела - измерение/сравнение его инертной массы. и именно такой способ часто используется в измерениях (и не только в невесомости) .
из курса , грузик, прикрепленный к пружинке, колеблется с вполне определенной частотой: w = (k/m)1/2, где k - жесткость пружинки, m - масса грузика. таким образом, измеряя частоту колебаний грузика на пружинке, можно с нужной точностью определить его массу. причем совершенно безразлично, есть невесомость, или ее нет. в невесомости удобно держатель для измеряемой массы закрепить между двумя пружинами, натянутыми в противоположном направлении.
в реальной жизни такие весы используются для определения влажности и концентрации некоторых газов. в качестве пружинки используется пьезоэлектрический кристалл, частота собственных колебаний которого определяется его жесткостью и массой. на кристалл наносится покрытие, селективно поглощающее влагу (или определенные молекулы газа или жидкости) . концентрация молекул, захваченных покрытием, находится в определенном равновесии с концентрацией их в газе. молекулы, захваченные покрытием, слегка меняют массу кристалла и, соответственно, частоту его собственных колебаний, которая определяется электронной схемой (помните, я сказал, что кристалл .такие "весы" чувствительны и позволяют определять малые концентрации водяного пара или некоторых других газов в воздухе.