Для решения этой задачи нам нужно понять, как изменяется вес тела в различных жидкостях и как это связано с Архимедовой силой.
Во-первых, давайте вспомним, что такое Архимедова сила. Это сила, которая действует на тело, погруженное в жидкость, и равна весу вытесненной этим телом жидкости. Формула для Архимедовой силы ( F_A ) выглядит следующим образом:
[ F_A = \rho \cdot V \cdot g, ]
где:
- ( \rho ) — плотность жидкости,
- ( V ) — объём тела (или объём вытесненной жидкости),
- ( g ) — ускорение свободного падения, которое обычно принимают равным ( 9.81 \, \text{м/с}^2 ).
Из условия задачи известно, что тело весит 54 Н в воздухе и 48 Н в соленой воде. Это значит, что Архимедова сила в соленой воде равна разнице между весом тела в воздухе и весом тела в соленой воде:
[ F{A{\text{соленая вода}}} = 54 \, \text{Н} - 48 \, \text{Н} = 6 \, \text{Н}. ]
Теперь, чтобы найти Архимедову силу, действующую на тело в керосине, нужно знать плотности соленой воды и керосина и использовать свойство, что объем вытесненной жидкости одинаков в обоих случаях.
Обозначим:
- ( \rho_{\text{соленая вода}} ) — плотность соленой воды,
- ( \rho_{\text{керосин}} ) — плотность керосина.
Архимедова сила в соленой воде выражается как:
[ F{A{\text{соленая вода}}} = \rho_{\text{соленая вода}} \cdot V \cdot g. ]
Для керосина:
[ F{A{\text{керосин}}} = \rho_{\text{керосин}} \cdot V \cdot g. ]
Отношение Архимедовых сил в двух жидкостях равно отношению их плотностей:
[ \frac{F{A{\text{керосин}}}}{F{A{\text{соленая вода}}}} = \frac{\rho{\text{керосин}}}{\rho{\text{соленая вода}}}. ]
Подставим известные значения:
[ F{A{\text{керосин}}} = F{A{\text{соленая вода}}} \cdot \frac{\rho{\text{керосин}}}{\rho{\text{соленая вода}}}. ]
Примерные значения плотностей:
- Плотность соленой воды обычно около ( 1030 \, \text{кг/м}^3 ),
- Плотность керосина около ( 800 \, \text{кг/м}^3 ).
Теперь вычислим:
[ F{A{\text{керосин}}} = 6 \, \text{Н} \cdot \frac{800 \, \text{кг/м}^3}{1030 \, \text{кг/м}^3} \approx 6 \, \text{Н} \cdot 0.7767 \approx 4.66 \, \text{Н}. ]
Таким образом, Архимедова сила, действующая на это тело в керосине, приблизительно равна 4.66 Н.