Чтобы решить задачу, воспользуемся формулой гидростатического давления и законом Архимеда.
1) Давление воды на верхнюю грань бруска.
Для начала найдем давление воды на глубине, на которой находится верхняя грань бруска. Глубина верхней грани бруска равна 0.6 м. Формула для расчета давления в жидкости:
[ p = \rho g h, ]
где ( p ) — давление, ( \rho ) — плотность воды (примерно 1000 кг/м³), ( g ) — ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²), ( h ) — глубина.
[ p = 1000 \times 9.8 \times 0.6 = 5880 \, \text{Па} ]
Сила, действующая на верхнюю грань бруска, равна давлению, умноженному на площадь этой грани:
[ F = p \times S, ]
где ( S = 0.5 \times 0.4 = 0.2 \, \text{м}^2 ).
[ F = 5880 \times 0.2 = 1176 \, \text{Н}. ]
2) Давление воды на нижнюю грань бруска.
Глубина нижней грани бруска равна 0.6 м + 0.1 м = 0.7 м. Повторим расчет давления для этой глубины:
[ p = 1000 \times 9.8 \times 0.7 = 6860 \, \text{Па} ]
Сила на нижнюю грань:
[ F = 6860 \times 0.2 = 1372 \, \text{Н}. ]
3) Вес вытесненной воды.
Объем бруска:
[ V = 0.5 \times 0.4 \times 0.1 = 0.02 \, \text{м}^3 ]
Масса вытесненной воды:
[ m = \rho \times V = 1000 \times 0.02 = 20 \, \text{кг} ]
Вес вытесненной воды:
[ W = m \times g = 20 \times 9.8 = 196 \, \text{Н}. ]
Таким образом, вода давит на верхнюю грань бруска с силой 1176 Н, на нижнюю грань — с силой 1372 Н, а вес вытесненной воды составляет 196 Н.