Чтобы определить массу деревянного бруска, плавающего в воде, на который действует архимедова сила, нужно применить закон Архимеда. Согласно этому закону, архимедова сила, действующая на тело, равна весу объема жидкости, вытесненного этим телом.
Формула для архимедовой силы ( F_A ) выражается как:
[ F_A = \rho \cdot V \cdot g ]
где:
- ( \rho ) — плотность жидкости (для воды примерно ( 1000 \, \text{кг/м}^3 )),
- ( V ) — объём жидкости, вытесненной телом,
- ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно ( 9.81 \, \text{м/с}^2 )).
В данном случае нам известна архимедова сила ( F_A = 15 \, \text{Н} ). Из этой формулы мы можем выразить объём вытесненной воды:
[ V = \frac{F_A}{\rho \cdot g} ]
Подставим известные значения:
[ V = \frac{15 \, \text{Н}}{1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2} ]
После вычисления получаем:
[ V \approx 0.00153 \, \text{м}^3 ]
Так как деревянный брусок плавает, его масса ( m ) равна массе вытесненной жидкости. Масса вытесненной воды определяется как:
[ m = \rho \cdot V ]
Подставим значения:
[ m = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 0.00153 \, \text{м}^3 ]
[ m \approx 1.53 \, \text{кг} ]
Таким образом, масса деревянного бруска составляет приблизительно 1.53 кг.