Номер 1, страница 68 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VII. Закон Архимеда. Плавание тел. Выполняем тест - номер 1, страница 68.

Условие.

1. На весах уравновешены два шарика. Если убрать сосуд с жидкостью, то:

1) шарик 1 перевесит шарик 2

2) шарик 2 перевесит шарик 1

3) равновесие не нарушится

Решение.

Решение

В начальном состоянии весы находятся в равновесии. Это означает, что моменты сил, действующих на левое и правое плечи рычага, равны. Момент силы определяется как произведение силы $\text{F}$ на плечо рычага $\text{l}$: $M = F \cdot l$.

Из рисунка видно, что плечи рычага, к которым подвешены шарики, одинаковы (оба шарика находятся на отметке 40), то есть $l_1 = l_2$. Следовательно, для равновесия необходимо, чтобы силы, действующие на плечи, были равны:

$F_1 = F_2$

На левое плечо весов действует сила тяжести шарика 1, то есть его вес в воздухе:

$F_1 = P_1$

Шарик 2 погружен в жидкость, поэтому на него действуют две силы: сила тяжести $P_2$, направленная вниз, и выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_А$, направленная вверх. Результирующая сила, действующая на правое плечо весов, равна весу шарика 2 в жидкости:

$F_2 = P_2 - F_A$

Подставим выражения для сил в условие равновесия:

$P_1 = P_2 - F_A$

Из этого равенства следует, что вес шарика 1 меньше веса шарика 2 на величину выталкивающей силы, так как выталкивающая сила для погруженного тела $F_A > 0$. Таким образом, истинный вес шарика 2 больше истинного веса шарика 1:

$P_2 > P_1$

Когда сосуд с жидкостью убирают, шарик 2 оказывается в воздухе. Выталкивающая сила $F_A$ перестает на него действовать. Теперь сила, действующая на правое плечо, становится равной полному весу шарика 2: $F'_2 = P_2$. Сила на левом плече не меняется: $F'_1 = P_1$.

Сравнивая силы, действующие на плечи весов после удаления сосуда, получаем, что $F'_2 > F'_1$, так как $P_2 > P_1$.

Это означает, что сила, действующая на правое плечо, станет больше силы, действующей на левое плечо. В результате равновесие нарушится, и правое плечо весов опустится. Следовательно, шарик 2 перевесит шарик 1.

Ответ: ② шарик 2 перевесит шарик 1.