Номер 112, страница 22 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

7. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Масса тел. Сила. Равнодействующая нескольких сил. Глава II. Основы динамики. Механика - номер 112, страница 22.

Условие.

112. Действия каких тел компенсируются в следующих случаях:

а) подводная лодка покоится в толще воды;

б) подводная лодка лежит на твёрдом дне?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Решение

а) подводная лодка покоится в толще воды

Когда подводная лодка находится в состоянии покоя в толще воды, она находится в равновесии. Согласно первому закону Ньютона, это означает, что векторная сумма всех сил, действующих на лодку, равна нулю. В данном случае на подводную лодку действуют две силы:

1. Сила тяжести ($F_т$), которая направлена вертикально вниз. Эта сила является результатом гравитационного притяжения лодки Землей.

2. Выталкивающая сила, или сила Архимеда ($F_А$), которая направлена вертикально вверх. Эта сила создается давлением окружающей воды.

Условие равновесия означает, что эти две силы компенсируют (уравновешивают) друг друга. По модулю они равны, а по направлению противоположны: $F_т = F_А$.

Таким образом, действие Земли, притягивающей лодку, компенсируется действием воды, выталкивающей её.

Ответ: Компенсируются действие Земли (сила тяжести) и действие воды (выталкивающая сила или сила Архимеда).

б) подводная лодка лежит на твёрдом дне

Когда подводная лодка лежит на дне, она также находится в состоянии равновесия, и сумма всех действующих на нее сил равна нулю. Однако в этом случае на лодку действуют три силы:

1. Сила тяжести ($F_т$), направленная вертикально вниз (действие Земли).

2. Выталкивающая сила ($F_А$), направленная вертикально вверх (действие воды).

3. Сила нормальной реакции опоры ($N$), направленная вертикально вверх. Эта сила возникает со стороны дна, на которое давит лодка.

Поскольку лодка утонула и лежит на дне, её сила тяжести превышает выталкивающую силу ($F_т > F_А$). Равновесие достигается за счет того, что направленная вниз сила тяжести уравновешивается суммой двух направленных вверх сил: выталкивающей силы и силы реакции опоры. Условие равновесия имеет вид: $F_т = F_А + N$.

Следовательно, действие Земли (сила тяжести) компенсируется совместным действием воды (выталкивающая сила) и твёрдого дна (сила реакции опоры).

Ответ: Компенсируются действие Земли (сила тяжести) и суммарное действие воды (выталкивающая сила) и твёрдого дна (сила нормальной реакции опоры).