Чтобы определить вес чугунной гири в воде, сначала нужно рассчитать её вес в воздухе, а затем учесть выталкивающую силу, действующую на неё в воде.
Определение массы и веса гири в воздухе:
Чугун имеет приблизительную плотность около 7200 кг/м³. Объем гири составляет 1 дм³, что равно 0.001 м³. Масса гири в воздухе рассчитывается по формуле:
[
m = \text{плотность} \times \text{объем} = 7200 \, \text{кг/м³} \times 0.001 \, \text{м³} = 7.2 \, \text{кг}
]
Вес гири в воздухе, учитывая ускорение свободного падения (примерно 9.8 м/с²), составит:
[
W_{\text{воздух}} = m \times g = 7.2 \, \text{кг} \times 9.8 \, \text{м/с²} \approx 70.56 \, \text{Н}
]
Определение выталкивающей силы в воде:
Выталкивающая сила (сила Архимеда) определяется по формуле:
[
F{\text{Архимед}} = \rho{\text{воды}} \times g \times V
]
где (\rho{\text{воды}}) — плотность воды (примерно 1000 кг/м³), (V) — объем тела (0.001 м³), (g) — ускорение свободного падения.
Таким образом, сила Архимеда будет:
[
F{\text{Архимед}} = 1000 \, \text{кг/м³} \times 9.8 \, \text{м/с²} \times 0.001 \, \text{м³} = 9.8 \, \text{Н}
]
Расчёт веса гири в воде:
Вес гири в воде уменьшается на величину выталкивающей силы. Следовательно,
[
W{\text{вода}} = W{\text{воздух}} - F_{\text{Архимед}} = 70.56 \, \text{Н} - 9.8 \, \text{Н} = 60.76 \, \text{Н}
]
Таким образом, вес чугунной гири объемом 1 дм³ в воде составляет примерно 60.76 Н.