Какую нужно совершить работу, чтобы погрузить тело в воду?

Льдина в форме прямоугольного параллелепипеда площадью поперечного сечений 2,0 м² и высотой 0,60 м плавает в воде. Найти работу, которую нужно совершить, чтобы погрузить льдину в воду. (плотность льда и воды соответственно 900 и 1000 кг/м³)

Решение.

Определим высоту h₂ подводной части льдины.

Условия плавания льдины F_А = mg, где F_А = V₁ρ_вg – выталкивающая сила; m – масса льдины (m = ρ_лV); V₁ρ_вg = Vρ_лg;

(V – V₂)ρ_в = Vρ_л ,

Где V и V₂ – объем всей льдины и ее надводной части.

При погружении льдины выталкивающая сила растет, и необходимо прилагать все большую удерживающую силу. Величина этой силы меняется по линейному закону от 0 до F_max . Когда льдина полностью погружена в воду, удерживающая ее сила равна F_max = (ρ_в – ρ_л)gSH.

Работа, необходимая для погружения льдины, равна A = <F>h₂ .

Ответ: Чтобы погрузить льдину в воду нужно совершить работу A = 35 Дж.

Источник: Пособие-репетитор для подготовки к централизованному тестированию. С.Н.Капельян, Л.А.Аксенович.