Задача про лодку и кирпич

Задача

Вы сидите в лодке на небольшом озере. У вас в лодке есть кирпич. Вы бросаете кирпич из лодки в озеро, где он быстро опускается на дно.

Так вот вопрос: уровень воды слегка поднимается, немного понижается или остается прежним?

Подсказка

Подумайте о плотности кирпича и о том, что он делает, пока находится в лодке.

Итак, бросайте кирпич за борт и проверьте решение ниже.

Фото: vecteezy

Решение

Уровень воды понижается. Причина в том, что масса кирпича, пока он находится в лодке, вытесняет больше воды по сравнению с объемом кирпича, когда он погружен в воду. Сначала это может показаться странным, но физика может быстро показать нам, почему это правда.

Вы, наверное, помните из средней школы, что объект, погруженный в воду, вытесняет воду, равную своему объему. Вы кладете объект размером с кирпич в бассейн, и он вытесняет воду размером с кирпич. Однако, если объект плавает на поверхности воды — тогда это совсем другая история. Вытеснение воды равно массе плавучего объекта. Это верно как для лодки, так и для лодки с кирпичом в ней.

Вы знаете, что кирпич тонет. Это происходит потому, что плотность кирпича выше, чем плотность воды. Это также говорит нам о том, что объем вытесненной воды (необходимый для равенства массы кирпича) больше, чем объем кирпича. Подумайте об этом так: сколько воды вам понадобится, чтобы получить вес кирпича? Это, безусловно, больше, чем поместилось бы в емкость такого же объема, который имеет этот кирпич.

Таким образом, когда кирпич находится в лодке, он толкает лодку вниз и вытесняет воду, равную своей массе. А когда вы бросаете кирпич в воду, он вытесняет воду, равную своему объему.

Для полного удовлетворения Popular Mechanics предлагает несколько цифр. Стандартный кирпич имеет размеры 9,2 см х 5,7 см х 20,3 см, что составляет объем 1064,5 см³. Именно столько воды вытесняется, когда кирпич бросают в озеро. Стандартный кирпич имеет массу около 2 кг, и это равно 2 л воды, что равно 2000 см³. Именно столько воды вытесняется, когда кирпич находится в лодке.