Номер 10, страница 228, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава IV. Статика. Параграф 24. Равновесие жидкости и газа - номер 10, страница 228.

Условие.

10. Плавающий деревянный брусок вынимают из воды и опускают плавать в сосуд с керосином.

a) Изменилась ли действующая на брусок сила тяжести?

б) Изменилась ли действующая на брусок сила Архимеда?

в) Что изменилось при переносе бруска из воды в керосин?

Решение 2.

а) Изменилась ли действующая на брусок сила тяжести?
Сила тяжести, действующая на тело, определяется по формуле $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. При перемещении деревянного бруска из воды в керосин его масса не изменяется. Ускорение свободного падения также остается постоянным. Следовательно, действующая на брусок сила тяжести не изменяется.
Ответ: сила тяжести не изменилась.

б) Изменилась ли действующая на брусок сила Архимеда?
Согласно условию, брусок плавает и в воде, и в керосине. Условием плавания тела является равновесие сил, действующих на него. На брусок действуют две силы: сила тяжести (направлена вниз) и сила Архимеда (направлена вверх). Для плавающего тела эти силы равны по модулю: $F_{Арх} = F_{тяж}$. Поскольку сила тяжести, действующая на брусок, не изменилась (см. пункт а), то и сила Архимеда, уравновешивающая ее, также не изменилась.
Ответ: сила Архимеда не изменилась.

в) Что изменилось при переносе бруска из воды в керосин?
Сила Архимеда рассчитывается по формуле $F_{Арх} = \rho_{ж} g V_{п}$, где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости, а $V_{п}$ — объем погруженной в жидкость части тела.
Так как сила Архимеда в обоих случаях одинакова ($F_{Арх, вода} = F_{Арх, керосин}$), мы можем записать равенство:
$\rho_{воды} g V_{п, вода} = \rho_{керосина} g V_{п, керосин}$
Плотность воды ($\rho_{воды} \approx 1000 \text{ кг/м}^3$) больше плотности керосина ($\rho_{керосина} \approx 800 \text{ кг/м}^3$). Из равенства следует, что для компенсации меньшей плотности керосина объем погруженной части бруска в керосине ($V_{п, керосин}$) должен быть больше, чем объем погруженной части в воде ($V_{п, вода}$). Это означает, что брусок в керосине погрузится на большую глубину.
Ответ: изменилась глубина погружения и, соответственно, объем погруженной части бруска. В керосине брусок погрузился глубже, чем в воде.