Эта задача на применение закона Архимеда, в соответствии с которым (в данном конкретном случае) на тело, погруженное в жидкость, со стороны жидкости действует выталкивающая сила равная весу вытесненной воды. Данная в задаче труба, полностью погруженная в воду, вытеснит воды (Vв), по объему, ровно столько, какой объем имеет эта труба (объем сплошного цилиндра диаметром 2R =450 мм =0,45 м R=0,225 м, и длиной L= 10 м). Вес этой вытесненной воды (Fв) равен произведению плотности воды (рв) на объем вытесненной воды и на ускорение свободного падения (g). Т.е. Fв = рв*Vв*g. Объем вытесненной воды Vв = π*L*R² . Выталкивающая (архимедова) сила будет действовать вертикально вверх, а вниз будет действовать вес самой трубы (Fт) и вес полезного груза (Fп), величину которого нам у нужно найти. Вес трубы F т = mт*g. Таким образом, Fт + Fп = Fв. Отсюда Fп = Fв – Fт = рв*Vв*g - mт*g = g(рв*Vв – mт) = g(рв*π*L*R² –mт) = 10(1000*3,1415926…*10*0,225² – 7,15) = 15832,8 Ньютона
Принцип работы такой: с некоей силой F1 мы давим на маленькую площадь, под ней образуется давление, которое давит на большую площадь и за счёт этого даёт большую силу на выходе. Давление есть отнощение силы к площади: P=F/S Раз у нас цилиндр, его сечение круговое и площадь сечения равна: S=П*R^2 = П*(D/2)^2 = П * D^2 / 4 Отнощение площадей будет: S1 / S2 = (П * D1^2 / 4) / (П * D2^2 / 4) = D1^2 / D2^2 = 50*50 / 4*4 = 2500 / 16 = 156,25 Давление силы F1 в большом цилиндре будет равно давлению в малом цилиндре с силой F2: P = F1/S1 = F2/S2 Отсюда F1/F2 = S1/S2 = 156,25 раз
