Плотность тела - скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму:
ρ = m/V
Для определения массы тела сравним его массу с массой разновесов, поместив стальной цилиндр на одну чашку весов, а разновесы на другую до достижения равновесия. Допустим, полученная масса цилиндра m = 390 г.
Для определения объема тела нальем в мерный цилиндр воды до определенного числового значения, близкого к половине цилиндра. Например до значения V₀ = 500 мл. Затем опустим стальной цилиндр в воду так, чтобы он полностью скрылся под водой. Как известно из закона Архимеда, тело, погруженное в жидкость, вытесняет количество жидкости, равное объему погруженного тела.
Замеряем новый уровень воды в цилиндре. Допустим, он будет V₁ = 550 мл. Очевидно, что разницу в объемах воды составляет объем стального цилиндра:
V = V₁ - V₀ = 550 - 500 = 50 (мл) = 50 см³
Определяем плотность вещества из которого изготовлен цилиндр:
ρ = m/V = 390 : 50 = 7,8 (г/см³) = 7800 кг/м³
Сравниваем с табличным значением плотности тел. Данная плотность соответствует плотности стали.
Масса тела:
m = P/g = 3,5 : 9,8 = 0,357 (кг) = 357 (г)
Плотность тела:
ρ = m/V = 357 : 400 = 0,893 (г/см³) = 893 (кг/м³)
Так как
800 кг/м³ < 893 кг/м³ < 900 кг/м³ < 1000 кг/м³,
то данное тело будет плавать в спирте и воде и утонет в керосине.
Сила Архимеда, действующая на тело:
F(a) = ρ(ж)gV, где ρ(ж) - плотность жидкости
g = 9,8 Н/кг - ускорение своб. падения
V - объем погруженной части тела.
Для воды: F(a)₁ = 1000 · 9,8 · 400 · 10⁻⁶ = 3,92 (H)
Для спирта: F(a)₂ = 900 · 9,8 · 400 · 10⁻⁶ = 3,528 (H)
Для керосина: F(a)₃ = 800 · 9,8 · 400 · 10⁻⁶ = 3,136 (H)
