Кубик с ребром 6 см, который погружен в воду, плавает на поверхности воды. Какова величина силы поверхностного

Для определения величины силы поверхностного натяжения, действующей на плавающий кубик, мы можем использовать принцип Архимеда. Этот принцип гласит, что всякая погруженная в жидкость или газ тело испытывает поддерживающую силу, равную весу выталкиваемой телом жидкости или газа. В данном случае вода выполняет роль жидкости, а кубик — погруженное вещество.

1. Начнем с определения объема воды, выталкиваемого кубиком. Этот объем равен объему кубика, так как кубик погружен в воду полностью. Объем $V$ вычисляется как $V=a^3$, где $a$ — длина ребра кубика (6 см или 0,06 м).

2. Теперь определим плотность воды ${\rho }_w$, которая составляет примерно $1000{\text{кг/м}}^3$ для обычной пресной воды.

3. Зная объем воды, выталкиваемый кубиком, и плотность воды, мы можем вычислить вес воды, выталкиваемой кубиком. Это можно сделать, умножив объем $V$ на плотность ${\rho }_w$, т.е., $F_{\text{поддерж}}=V\cdot {\rho }_w\cdot g$, где $g$ — ускорение свободного падения (приближенно $9,8{\text{м/с}}^2$).

4. Теперь, согласно принципу Архимеда, величина силы поверхностного натяжения $F_{\text{натяж}}$ равна весу воды, выталкиваемой кубиком, и направлена вверх, против действия силы тяжести. Таким образом, $F_{\text{натяж}}=F_{\text{поддерж}}$.

5. Подставив значения в уравнение, мы можем вычислить силу поверхностного натяжения $F_{\text{натяж}}$.

Подробно:

$V=a^3=(0,06\text{м}{)}^3=0,000216{\text{м}}^3.$

${\rho }_w=1000{\text{кг/м}}^3.$

$F_{\text{поддерж}}=V\cdot {\rho }_w\cdot g=0,000216{\text{м}}^3\cdot 1000{\text{кг/м}}^3\cdot 9,8{\text{м/с}}^2\approx 2,11\text{Н}.$

Таким образом, величина силы поверхностного натяжения, действующей на кубик, составляет приблизительно 2,11 Ньютонов.