Какую силу натяжения лески необходимо найти, когда кпоплавок массой 1 кг с привязанным тяжелым грузом находится

Для решения данной задачи, нам понадобятся несколько физических законов и формул. Давайте разберемся пошагово:

Шаг 1: Определение сил, действующих на тело.
В данной задаче на купальный поплавок действуют следующие силы:
1) Сила Архимеда, которая направлена вверх и равна весу вытесненной поплавком воды.
2) Сила тяжести, которая направлена вниз и равна весу поплавка и груза.
3) Сила натяжения лески, которую нам нужно найти и которая направлена вверх.

Шаг 2: Расчет силы Архимеда.
Сила Архимеда определяется по формуле:
\[ F_{\text{А}} = \rho \cdot g \cdot V \]
где:
- \( F_{\text{А}} \) - сила Архимеда,
- \( \rho \) - плотность воды,
- \( g \) - ускорение свободного падения,
- \( V \) - объем вытесненной поплавком воды.

В задаче сказано, что плотность поплавка вдвое меньше плотности воды, поэтому плотность поплавка будет равна \( \frac{\rho}{2} \). Объем поплавка можно найти, разделив массу поплавка на его плотность.

Шаг 3: Расчет веса поплавка и груза.
Вес поплавка и груза можно найти, умножив их массу на ускорение свободного падения:
\[ F_{\text{т}} = m \cdot g \]
где:
- \( F_{\text{т}} \) - сила тяжести,
- \( m \) - масса поплавка и груза.

Шаг 4: Установление равновесия.
Так как поплавок и груз находятся под водой и находятся в покое, то сумма всех сил, действующих на них, должна быть равна нулю:
\[ F_{\text{А}} + F_{\text{т}} + F_{\text{н}} = 0 \]
где:
- \( F_{\text{н}} \) - сила натяжения лески.

Шаг 5: Расчет силы натяжения лески.
Из уравнения равновесия, мы можем найти силу натяжения лески:
\[ F_{\text{н}} = - (F_{\text{А}} + F_{\text{т}}) \]

Шаг 6: Подстановка значений и расчет.
В данной задаче, масса поплавка и груза равна 1 кг, плотность воды равна 1000 кг/м^3, а ускорение свободного падения равно 10 м/с^2.

Используем формулы из предыдущих шагов и подставляем значения:
1) Расчитаем объем поплавка:
\[ V = \frac{m}{\frac{\rho}{2}} \]
\[ V = \frac{1}{\frac{1000}{2}} = 0.002 \ м^3 \]

2) Расчитаем силу Архимеда:
\[ F_{\text{А}} = \frac{\rho \cdot g \cdot V}{2} = \frac{1000 \cdot 10 \cdot 0.002}{2} = 10 \ Н \]

3) Расчитаем силу тяжести:
\[ F_{\text{т}} = m \cdot g = 1 \cdot 10 = 10 \ Н \]

4) Расчитаем силу натяжения лески:
\[ F_{\text{н}} = - (F_{\text{А}} + F_{\text{т}}) = - (10 + 10) = -20 \ Н \]

Ответ: Для того чтобы купальный поплавок массой 1 кг с привязанным тяжелым грузом полностью находился под водой, необходимо приложить силу натяжения лески, равную 20 Н.