Какова масса воздуха в мяче со тонкой оболочкой массой 150 г, находящемся в равновесии на глубине 5 м в воде

Для решения данной задачи, вам понадобится знание закона Архимеда, который гласит: "Погруженный в жидкость или газ тело испытывает со стороны погружающей среды восходящую силу, равную по модулю весу вытесненной этим телом погружающей среды и направленную вверх".

В данной задаче, мы имеем мяч со тонкой оболочкой массой 150 г внутри воды. При равновесии, вес мяча и вес вытесненной им воды должны быть равны.

Давайте рассмотрим пошаговое решение задачи:

Шаг 1: Вычисление веса мяча.
Масса мяча составляет 150 г. Для вычисления веса, воспользуемся формулой:

\[ Вес = масса \times ускорение \ свободного \ падения \]

Ускорение свободного падения равно примерно 9,8 м/с². Подставим значения:

\[ Вес \ мяча = 0,15 \ кг \times 9,8 \ м/с² = 1,47 \ Н \]

Шаг 2: Вычисление объема вытесненной воды.
Поскольку мяч находится в равновесии, вес мяча должен быть равен весу вытесненной воды. Для вычисления объема вытесненной воды воспользуемся формулой:

\[ Вес \ воды = плотность \ воды \times ускорение \ свободного \ падения \times объем \ воды \]

Плотность воды составляет примерно 1000 кг/м³. Мы знаем, что ускорение свободного падения равно 9,8 м/с², а глубина нахождения мяча в воде составляет 5 м. Подставим значения:

\[ 1,47 \ Н = 1000 \ кг/м³ \times 9,8 \ м/с² \times объем \ воды \]

Шаг 3: Вычисление объема вытесненной воды.
Чтобы найти объем воды, поделим обе части уравнения на плотность воды и ускорение свободного падения:

\[ объем \ воды = \frac{1,47 \ Н}{1000 \ кг/м³ \times 9,8 \ м/с²} \]
\[ объем \ воды = 0,00015 \ м³ \]

Шаг 4: Вычисление массы вытесненной воды.
Масса вытесненной воды будет равна объему вытесненной воды, умноженной на ее плотность. Плотность воды равна 1000 кг/м³. Подставим значения:

\[ масса \ воды = 0,00015 \ м³ \times 1000 \ кг/м³ = 0,15 \ кг \]

Ответ: Масса воды, вытесненной мячом, составляет 0,15 кг.

Таким образом, масса воздуха в мяче со тонкой оболочкой, находящемся в равновесии на глубине 5 м в воде при заданной температуре, будет равна 0,15 кг, так как масса воздуха внутри мяча также равна массе вытесненной воды.