Номер 1, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Действует ли сила Архимеда в невесомости? Докажите это.

1. Решение:

Сила Архимеда представляет собой выталкивающую силу, которая возникает из-за разности гидростатического давления жидкости или газа на разных глубинах. Давление на нижние слои жидкости больше, чем на верхние, из-за веса вышележащих слоев.

Гидростатическое давление $\text{p}$ на глубине $\text{h}$ определяется формулой: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ – плотность жидкости (или газа), $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – глубина.

Из-за этой зависимости давления от глубины, сила давления, действующая на нижнюю поверхность погруженного тела ($F_2$), оказывается больше силы давления, действующей на его верхнюю поверхность ($F_1$). Разница этих сил и есть сила Архимеда: $F_A = F_2 - F_1$.

В конечном счете сила Архимеда вычисляется по формуле: $F_A = \rho_ж \cdot g \cdot V_т$, где $\rho_ж$ – плотность жидкости (или газа), в которую погружено тело, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, $V_т$ – объем погруженной части тела.

Невесомость – это состояние, в котором действующее на тело ускорение свободного падения равно нулю ($g=0$). Такое состояние наблюдается, например, в космическом корабле на орбите, который находится в состоянии непрерывного свободного падения вместе со всем своим содержимым.

Подставив значение $g=0$ в формулу для силы Архимеда, получим: $F_A = \rho_ж \cdot 0 \cdot V_т = 0$.

Физически это означает, что в невесомости у жидкости отсутствует вес, и, следовательно, нет разности давлений на разных глубинах. Давление в любой точке жидкости (вызванное силами поверхностного натяжения и межмолекулярного взаимодействия) одинаково, и оно не зависит от "глубины". Поэтому выталкивающая сила на погруженное тело не возникает.

Ответ: Нет, в условиях невесомости сила Архимеда не действует. Она становится равной нулю, так как её существование обусловлено действием силы тяжести на жидкость (или газ), а в невесомости ускорение свободного падения $g=0$.