Який необхідно затовкти зусилля, щоб підтримувати під водою цегляний блок розміром 20 х 30

Для того чтобы рассчитать необходимые усилия для поддержания кирпичного блока размером 20x30 под водой, мы должны учесть несколько факторов.

Во-первых, на кирпич будут действовать две основные силы: сила тяжести и сила архимедовой выталкивающей силы.

Сила тяжести – это сила, которая действует на кирпич внизу в результате притяжения Земли. Ее можно рассчитать с помощью формулы:

$$F_{т}=m\cdot g$$

где $F_{т}$ – сила тяжести, $m$ – масса кирпича, $g$ – ускорение свободного падения (приблизительно 9,8 м/с² на поверхности Земли).

Чтобы рассчитать массу кирпича, необходимо знать его объем и плотность. Объем можно найти, умножив длину, ширину и высоту:

$$V=20\cdot 30\cdot h$$

где $V$ – объем кирпича, $h$ – высота кирпича (предположим, что она равна 10 см или 0,1 метра для упрощения расчетов).

Плотность кирпича может варьироваться, но для примера возьмем значение 2000 кг/м³.

Теперь можно рассчитать массу кирпича:

$$m=V\cdot \rho$$

где $m$ – масса кирпича, $\rho$ – плотность кирпича.

Итак, мы найдем массу кирпича:

$$m=(20\cdot 30\cdot 0.1)\cdot 2000=12000\text{кг}$$

Теперь, зная массу кирпича, можем рассчитать силу тяжести:

$$F_{т}=12000\cdot 9.8=117600\text{Н}$$

С другой стороны, на кирпич будет действовать архимедова выталкивающая сила, которая равна весу вытесненной воды. Объем вытесненной воды будет равен объему кирпича:

$$V_{в}=V=20\cdot 30\cdot 0.1=60\text{л}$$

Вытесненная вода будет иметь массу:

$$m_{в}=V_{в}\cdot {\rho }_{в}$$

где $m_{в}$ – масса вытесненной воды, ${\rho }_{в}$ – плотность воды (примерно 1000 кг/м³).

Рассчитаем массу вытесненной воды:

$$m_{в}=60\cdot {10}^{-3}\cdot 1000=60\text{кг}$$

Теперь мы можем рассчитать силу архимедовой выталкивающей силы:

$$F_{в}=m_{в}\cdot g=60\cdot 9.8=588\text{Н}$$

Чтобы поддерживать кирпич под водой, необходимо, чтобы сила тяжести была больше выталкивающей силы. То есть:

$$F_{т}>F_{в}$$

$$117600>588$$

Таким образом, необходимо применить усилие, чтобы поддержать кирпич под водой. Усилие будет равно разности сил тяжести и архимедовой выталкивающей силы:

$$F_{усилие}=F_{т}-F_{в}=117600-588=117012\text{Н}$$

Таким образом, чтобы поддерживать под водой кирпич размером 20х30, необходимо применять усилие примерно равное 117012 Ньютона.