Kąpiąc się basenie zauważyłeś, że czujesz się lżejszy za sprawą siły wyporu. Oblicz, ile by wtedy wskazywała waga (czyli siłę reakcji podłoża podzieloną przez wartość przyśpieszenia ziemskiego g=10m/s2), jeśli masa przeciętnego człowieka o objętości 80 decymetrów sześciennych wynosi 80 kg. (wskazówka: zamień dm sześcienne na metry sześcienne). Gęstość wody to 1000kg/m3.



Odpowiedź :

Waga wskaże taką samą wartość masy ciała człowieka ponieważ  masa wypartej wody wynosi 80 kg.

Siła wyporu to siła działająca pionowo w górę na każde ciało zanurzone w płynie ( cieczy lub gazie), siła ta jest równa ciężarowi cieczy wypartej przez zanurzone ciało.

Korzystamy z wzoru na siłę wyporu ,

-  w obliczeniach zakładamy, że ciało jest zanurzone w całej objętości,

[tex]F_w=d_c*V*g[/tex]

gdzie:

[tex]d_c=1000\frac{kg}{m_3}[/tex]   gęstość cieczy , w której jest zanurzone ciało (gęstość wody)

[tex]V=80dm^3[/tex]   objętość zanurzonego ciała

[tex]g=10\frac{m}{s^2}[/tex]    przyspieszenie ziemskie

Obliczamy siłę wyporu, zamieniamy jednostką objętości:

[tex]1dm^3=1*\frac{1}{10000}m^3[/tex]

[tex]V=80dm^3=80*\frac{1}{1000}m^3[/tex]

[tex]V=0,08m^3[/tex]

Siła wyporu:

[tex]F_w=1000\frac{kg}{m^3}*0,08m^3*10\frac{m}{s^2}[/tex]

[tex]F_w=800N[/tex]

Obliczamy ciężar wody wypartej przez zanurzone ciało z wzoru na ciężar i gęstość

[tex]F=m*g[/tex]

[tex]d=\frac{m}{V}[/tex]

[tex]m=d*V[/tex]  masa wypartej wody → wstawimy do wzoru na ciężar

[tex]F=d*V*g[/tex]

[tex]F=1000\frac{kg}{m^3}*0,08m^3*10\frac{m}{s^2}[/tex]

[tex]F=800N[/tex]

Stwierdzamy, że siłą wyporu jest równa ciężarowi wypartej wody.

Masa wypartej wody:

[tex]m=d*V[/tex]

[tex]m=1000\frac{kg}{m^2}*0,08m^3[/tex]

[tex]m=80kg[/tex]

Waga wskaże taką samą wartość masy ciała człowieka ponieważ  masa wypartej wody wynosi 80 kg.