Чтобы определить архимедову силу, действующую на шар, опущенный в воду, мы можем воспользоваться законом Архимеда. Согласно этому закону, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила (архимедова сила), равная весу жидкости, вытесненной этим телом.
Для вычисления архимедовой силы нам нужно знать плотность жидкости (в данном случае воды) и объем вытесненной жидкости, который равен объему погруженного тела.
Дано:
- Плотность шара: (\rho_{\text{шар}} = 2,5 \, \text{г/см}^3).
- Объем шара: (V_{\text{шар}} = 400 \, \text{см}^3).
- Плотность воды: (\rho_{\text{вода}} = 1 \, \text{г/см}^3).
Так как шар полностью погружен в воду, объем вытесненной воды равен объему шара. Следовательно, объем вытесненной воды (V{\text{вытесненной воды}} = V{\text{шар}} = 400 \, \text{см}^3).
Архимедова сила (F{\text{архимедова}}) вычисляется по формуле:
[ F{\text{архимедова}} = \rho{\text{вода}} \cdot V{\text{вытесненной воды}} \cdot g, ]
где:
- (\rho_{\text{вода}} = 1 \, \text{г/см}^3 = 1000 \, \text{кг/м}^3) — плотность воды,
- (g = 9,81 \, \text{м/с}^2) — ускорение свободного падения (приблизительно).
Переведем объем из (\text{см}^3) в (\text{м}^3):
[ V_{\text{вытесненной воды}} = 400 \, \text{см}^3 = 400 \times 10^{-6} \, \text{м}^3 = 0,0004 \, \text{м}^3. ]
Теперь подставим значения в формулу:
[ F_{\text{архимедова}} = 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 0,0004 \, \text{м}^3 \times 9,81 \, \text{м/с}^2 = 3,924 \, \text{Н}. ]
Таким образом, архимедова сила, действующая на шар, равна приблизительно (3,924 \, \text{Н}).