Номер 7, страница 229 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. Параграф 39. Законы гидро- и аэростатики. Глава 5. Статика. Гидро- и аэростатика. Механика - номер 7, страница 229.
№7 (с. 229)
Условие. №7 (с. 229)
скриншот условия

7. В ведре, частично наполненном водой, плавает брусок, имеющий форму куба. Ведро стоит на полу покоящегося лифта. Верхняя грань бруска выступает над водой на высоту $h_1$. Лифт начинает подниматься с постоянным ускорением, модуль которого равен $a$. В результате верхняя грань бруска стала выступать над водой на высоту $h_2$. Сравните $h_1$ и $h_2$. (Подсказка: выведите формулу для расчёта модуля выталкивающей силы в движущемся с ускорением лифте.)
Решение. №7 (с. 229)
Дано:
Брусок в форме куба плавает в воде в ведре.
$h_1$ – высота выступающей над водой части бруска, когда лифт покоится.
$a$ – модуль постоянного ускорения лифта, направленного вверх.
$h_2$ – высота выступающей над водой части бруска, когда лифт движется с ускорением $a$.
Найти:
Сравнить $h_1$ и $h_2$.
Решение:
Рассмотрим состояние бруска в двух ситуациях.
Сначала рассмотрим случай, когда лифт покоится. На брусок действуют две силы: сила тяжести $F_g = mg$, направленная вниз, и выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_{A1}$, направленная вверх. Здесь $m$ – масса бруска, $g$ – ускорение свободного падения. Так как брусок находится в равновесии, по первому закону Ньютона, эти силы уравновешивают друг друга:
$F_{A1} = F_g$
Сила Архимеда равна весу вытесненной жидкости: $F_{A1} = \rho_в g V_{sub1}$, где $\rho_в$ – плотность воды, а $V_{sub1}$ – объем погруженной части бруска. Массу бруска можно выразить через его плотность $\rho_б$ и объем $V$: $m = \rho_б V$. Подставив эти выражения в условие равновесия, получим:
$\rho_в g V_{sub1} = \rho_б V g$
Сократив на $g$, находим соотношение для погруженного объема:
$\rho_в V_{sub1} = \rho_б V \quad (1)$
Теперь рассмотрим случай, когда лифт движется с постоянным ускорением $a$ вверх. Будем использовать инерциальную систему отсчета, связанную с Землей. По второму закону Ньютона, равнодействующая сил, приложенных к бруску, равна $ma$:
$F_{A2} - F_g = ma$
где $F_{A2}$ – новая выталкивающая сила. Сила тяжести $F_g=mg$ остается прежней. Выталкивающая сила в ускоренной системе отсчета (следуя подсказке) определяется "эффективным" ускорением свободного падения $g_{eff} = g + a$. Таким образом:
$F_{A2} = \rho_в (g+a) V_{sub2}$
где $V_{sub2}$ – новый объем погруженной части бруска. Подставим выражения для сил в уравнение движения:
$\rho_в (g+a) V_{sub2} - mg = ma$
Перенесем $mg$ в правую часть и вынесем $m$ за скобки:
$\rho_в (g+a) V_{sub2} = m(g+a)$
Сократив обе части на $(g+a)$, получим $\rho_в V_{sub2} = m$. Заменив массу $m$ на $\rho_б V$, приходим к соотношению:
$\rho_в V_{sub2} = \rho_б V \quad (2)$
Сравнивая уравнения (1) и (2), мы видим, что правые части у них одинаковы. Следовательно, равны и левые части: $\rho_в V_{sub1} = \rho_в V_{sub2}$, что означает $V_{sub1} = V_{sub2}$. Объем погруженной части бруска не изменился. Так как брусок является кубом и его поперечное сечение постоянно, глубина его погружения также не изменилась. Соответственно, высота выступающей над водой части ($h = L - h_{sub}$, где $L$ - ребро куба, $h_{sub}$ - глубина погружения) осталась прежней.
Таким образом, $h_1 = h_2$.
Ответ: Высота выступающей части бруска не изменится, $h_1 = h_2$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 7 расположенного на странице 229 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №7 (с. 229), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.