Чтобы определить, какая часть тела будет погружена в жидкость, мы можем использовать закон Архимеда. Этот закон гласит, что плавающий объект будет испытывать выталкивающую силу, равную весу жидкости, которую он вытесняет.
Выталкивающая сила (F) равна весу вытесненной жидкости и определяется следующим образом:
\[F = m_{\text{жидкости}} \cdot g\]
где \(m_{\text{жидкости}}\) - масса вытесненной жидкости, \(g\) - ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с² на поверхности Земли).
Масса вытесненной жидкости равна объему тела, погруженного в жидкость, умноженному на плотность жидкости:
\[m_{\text{жидкости}} = V_{\text{погружения}} \cdot ho_{\text{жидкости}}\]
Объем тела, погруженного в жидкость, равен объему всего тела, умноженному на долю тела, погруженную в жидкость:
\[V_{\text{погружения}} = V_{\text{тела}} \cdot \frac{ho_{\text{тела}}}{ho_{\text{жидкости}}}\]
Теперь мы можем подставить это обратно в первое уравнение:
\[F = V_{\text{тела}} \cdot \frac{ho_{\text{тела}}}{ho_{\text{жидкости}}} \cdot ho_{\text{жидкости}} \cdot g\]
\[F = V_{\text{тела}} \cdot ho_{\text{тела}} \cdot g\]
Таким образом, выталкивающая сила зависит только от объема тела, погруженного в жидкость, и не зависит от плотности жидкости. Следовательно, часть тела, погруженная в жидкость, составит всю его часть.