Для решения задачи используем закон Архимеда, который гласит: "Всякое тело, погруженное в жидкость, получает от нее поддержку, равную весу вытесненной жидкости".
Исходя из этого закона, можно сказать, что при равновесии тела в жидкости, сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю.
В данной задаче на тело действуют следующие силы:
1) Сила тяжести, направленная вниз и равная весу тела.
2) Сила Архимеда, направленная вверх и равная весу вытесненной жидкости.
Таким образом, при равновесии эти силы должны быть равны друг другу:
mВ * g = mЛ * g
где mВ - масса воды, mЛ - масса льда, g - ускорение свободного падения.
Также известно, что объем вытесненной жидкости равен объему тела, которое погружено в жидкость:
VВ = VЛ
где VВ - объем воды, VЛ - объем льда.
Объем воды можно найти, умножив площадь основания сосуда на высоту воды:
VВ = S * h
где S - площадь основания сосуда, h - высота воды.
Объем льда можно найти, используя формулу плотности:
VЛ = mЛ / ρЛ
где mЛ - масса льда, ρЛ - плотность льда.
Таким образом, у нас есть два уравнения:
mВ * g = mЛ * g
VВ = VЛ
Подставим значения и решим систему уравнений:
mВ * g = mЛ * g
S * h = mЛ / ρЛ
mВ * g = (S * h) * ρЛ
mВ = (S * h * ρЛ) / g
mЛ = mВ * ρЛ / ρВ
Подставим значения:
mВ = (15 см2 * 6 см * 0,9 г/см3) / 9,8 м/с2 = 0,87 г
mЛ = 0,87 г * 0,9 г/см3 / 1 г/см3 = 0,783 г
Исходные массы льда и воды равны 0,783 г и 0,87 г соответственно.