РУҚА
21

Решение: Плавание кубика в жидкостях

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Давление и плавание тел
ВысокаяФИПИCA7C45Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Сплошной кубик плотностью $900\ \text{кг/м}^3$ плавает на границе раздела воды и керосина, погрузившись в воду на глубину $4\ \text{см}$. Слой керосина целиком покрывает кубик. Определите длину ребра кубика.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Кубик находится в равновесии, поэтому по второму закону Ньютона сумма сил равна нулю. Сила тяжести уравновешивается выталкивающими силами со стороны воды и керосина.

$$F_{\text{тяж}}=F_{\text{А,в}}+F_{\text{А,к}}$$
2

Обозначим длину ребра кубика через $a$. Объём части кубика, погружённой в воду, равен $a^2\cdot0{,}04$, а объём части в керосине — $a^2(a-0{,}04)$.

$$V_{\text{в}}=0{,}04a^2,\qquad V_{\text{к}}=a^2(a-0{,}04)$$
3

Запишем условие равновесия, используя плотность воды $1000\ \text{кг/м}^3$, плотность керосина $800\ \text{кг/м}^3$ и плотность кубика $900\ \text{кг/м}^3$.

$$1000g\cdot0{,}04a^2+800g\cdot a^2(a-0{,}04)=900g\cdot a^3$$
4

Сократим на $ga^2$ и решим полученное уравнение.

$$40+800(a-0{,}04)=900a;\quad 40+800a-32=900a;\quad a=0{,}08\ \text{м}$$

Следовательно, длина ребра кубика равна $8\ \text{см}$. При этом слой керосина имеет толщину $8-4=4\ \text{см}$, то есть полностью покрывает кубик.

Ответ

Длина ребра кубика: $a=0{,}08\ \text{м}=8\ \text{см}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Учитывают выталкивающую силу только со стороны воды.

Используют объём всего кубика для расчёта выталкивающей силы одной жидкости.

Не переводят глубину погружения из сантиметров в метры.

Забывают, что часть кубика находится в керосине.

Закрепить приёмВ теме «Давление и плавание тел» ещё 132 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Давление и плавание тел»: в ней 133 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.