Номер 7, страница 70, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

7. Сформулируйте условие плавания тел.

7. Сформулируйте условие плавания тел.

Поведение тела, помещенного в жидкость или газ, определяется соотношением двух сил: силы тяжести $F_т$, направленной вертикально вниз, и выталкивающей силы Архимеда $F_A$, направленной вертикально вверх.

Сила тяжести, действующая на тело, равна $F_т = m_{тела} \cdot g = \rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g$, где $\rho_{тела}$ – средняя плотность тела, а $V_{тела}$ – его полный объем.

Выталкивающая сила, по закону Архимеда, равна весу жидкости в объеме погруженной части тела: $F_A = m_{жидкости} \cdot g = \rho_{жидкости} \cdot V_{погр} \cdot g$, где $\rho_{жидкости}$ – плотность жидкости, а $V_{погр}$ – объем погруженной в жидкость части тела.

Условие плавания тел можно сформулировать следующим образом: тело плавает, если оно, будучи частично или полностью погруженным в жидкость, находится в состоянии равновесия. Это означает, что сила тяжести уравновешена выталкивающей силой: $F_т = F_A$.

В зависимости от соотношения плотностей тела и жидкости возможны два основных случая плавания:

1. Плавание на поверхности. Это происходит, когда средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_{тела} < \rho_{жидкости}$). В этом случае тело всплывает и плавает, погрузившись лишь частично. Глубина погружения будет такова, что выталкивающая сила, действующая на погруженную часть, станет равной силе тяжести: $\rho_{жидкости} \cdot V_{погр} \cdot g = \rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g$.

2. Плавание внутри жидкости (взвешенное состояние). Это происходит, когда средняя плотность тела равна плотности жидкости ($\rho_{тела} = \rho_{жидкости}$). В этом случае полностью погруженное тело будет находиться в равновесии на любой глубине.

Если же плотность тела больше плотности жидкости ($\rho_{тела} > \rho_{жидкости}$), то сила тяжести всегда будет больше максимальной выталкивающей силы, и тело утонет.

Ответ: Тело плавает в жидкости или газе, если его средняя плотность меньше или равна плотности этой жидкости или газа ($\rho_{тела} \le \rho_{жидкости}$). При $\rho_{тела} < \rho_{жидкости}$ тело плавает на поверхности, погрузившись частично. При $\rho_{тела} = \rho_{жидкости}$ тело плавает полностью погруженным на любой глубине.