Номер 3, страница 71 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VII. Закон Архимеда. Плавание тел. Смотрим и думаем - номер 3, страница 71.

Условие.

3. Рассмотрите рисунок. Какое положение займёт деревянный брусок в воде, масле и смеси воды и масла? Нарисуйте его правильное положение в каждом из сосудов.

Решение.

Для того чтобы определить, как поведет себя деревянный брусок в каждой из жидкостей, необходимо сравнить плотность бруска ($\rho_{б}$) с плотностями жидкостей: воды ($\rho_{в}$) и масла ($\rho_{м}$).

На рисунке с тремя сосудами видно, что в третьем сосуде масло находится над водой, не смешиваясь с ней. Это означает, что плотность масла меньше плотности воды: $\rho_{м} < \rho_{в}$.

Поведение самого бруска будет зависеть от его плотности. Для дерева этот параметр может сильно варьироваться. Рассмотрим наиболее общий и показательный случай, когда плотность древесины больше плотности масла, но меньше плотности воды: $\rho_{м} < \rho_{б} < \rho_{в}$.

Положение бруска в воде

Поскольку плотность бруска меньше плотности воды ($\rho_{б} < \rho_{в}$), брусок будет плавать на её поверхности. Согласно закону Архимеда, тело плавает, если действующая на него выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести. Брусок погрузится в воду на такую часть своего объёма, что вес вытесненной жидкости будет равен весу всего бруска. Так как плотность бруска в рассматриваемом случае близка к плотности воды, он будет погружен в воду значительной частью своего объёма.

На рисунке следует изобразить брусок, плавающий на поверхности воды так, что большая его часть находится под водой.

Ответ: Брусок будет плавать на поверхности воды, погрузившись в неё большей частью своего объёма.

Положение бруска в масле

Так как мы приняли, что плотность бруска больше плотности масла ($\rho_{б} > \rho_{м}$), выталкивающая сила, действующая на полностью погруженный брусок, будет меньше его силы тяжести. Следовательно, брусок не сможет плавать в масле и опустится на дно сосуда.

На рисунке следует изобразить брусок, лежащий на дне сосуда с маслом.

Ответ: Брусок утонет в масле и будет лежать на дне сосуда.

Положение бруска в смеси воды и масла

При помещении в третий сосуд брусок сначала попадёт в верхний слой — масло. Поскольку его плотность больше плотности масла ($\rho_{б} > \rho_{м}$), он пройдёт сквозь слой масла и достигнет границы раздела с водой. Так как плотность бруска меньше плотности воды ($\rho_{б} < \rho_{в}$), он не утонет в воде, а остановится и будет плавать на границе двух жидкостей. В этом положении сила тяжести бруска будет уравновешена суммой двух выталкивающих сил: со стороны вытесненной воды (нижняя часть бруска) и со стороны вытесненного масла (верхняя часть бруска).

На рисунке следует изобразить брусок, который плавает на границе раздела сред: его нижняя часть погружена в воду, а верхняя — в масло.

Ответ: Брусок пройдёт сквозь слой масла и будет плавать на границе раздела масла и воды, частично погрузившись в воду, а частично находясь в масле.