Номер 7.3, страница 50 - гдз по физике 10-11 класс задачник Гельфгат, Генденштейн

Упражнения. 7. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела. Динамика. Механика - номер 7.3, страница 50.

Условие.

7.3. Справедливы ли законы Паскаля и Архимеда в состоянии невесомости?

Решение. Сила Архимеда обусловлена увеличением давления с увеличением глубины за счет веса жидкости или газа, и поэтому в невесомости сила Архимеда отсутствует. Формально это не является нарушением закона Архимеда, поскольку вес вытесненной жидкости или газа при этом также равен нулю. Закон Паскаля утверждает, что внешнее давление передается в любую точку жидкости или газа.

Эта способность к передаче давления не имеет отношения к весу; она обусловлена характером движения молекул в жидкостях и газах. Следовательно, закон Паскаля остается справедливым и в невесомости.

Решение.

Закон Архимеда. Сила Архимеда ($F_A$) возникает вследствие разности гидростатического давления, действующего на тело на разной глубине. Гидростатическое давление создается весом жидкости и рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, $g$ – ускорение свободного падения, а $h$ – глубина. В состоянии невесомости ускорение свободного падения $g = 0$. Это означает, что вес у жидкости отсутствует, гидростатическое давление не создается, и, следовательно, выталкивающая сила Архимеда не возникает ($F_A = 0$). Сам закон Архимеда гласит, что выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости или газа: $F_A = P_{выт} = \rho g V$. В условиях невесомости ($g=0$) вес вытесненной жидкости равен нулю, и выталкивающая сила также равна нулю. Равенство $0 = 0$ сохраняется, поэтому формально закон не нарушается. Однако само явление выталкивания тел в невесомости отсутствует. Ответ: Закон Архимеда в состоянии невесомости формально справедлив, так как и выталкивающая сила, и вес вытесненной жидкости равны нулю. Однако само явление выталкивания (плавания тел) не наблюдается.

Закон Паскаля. Закон Паскаля утверждает, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Этот принцип основан на подвижности молекул в жидкостях и газах, благодаря которой они могут передавать давление от частицы к частице. Этот механизм передачи давления не зависит от наличия силы тяжести. Сила тяжести создает дополнительное гидростатическое давление, но не влияет на способность вещества передавать внешнее давление. Поэтому закон Паскаля остается справедливым и в состоянии невесомости. Ответ: Закон Паскаля в состоянии невесомости справедлив.