Номер 3, страница 159 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

3. Какими опытами можно определить выталкивающую силу?

3. Какими опытами можно определить выталкивающую силу?

Выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость или газ, можно определить экспериментально несколькими способами. Рассмотрим два основных метода.

Метод 1: Измерение с помощью динамометра.

Этот метод основан на том, что выталкивающая сила уменьшает вес тела в жидкости. Для опыта понадобятся динамометр, исследуемое тело и сосуд с жидкостью (например, водой).

1. Подвешиваем тело к динамометру и измеряем его вес в воздухе. Обозначим это значение как $P_{воздух}$. Этот вес равен силе тяжести, действующей на тело: $P_{воздух} = mg$.

2. Не снимая тело с динамометра, полностью погружаем его в сосуд с жидкостью. Динамометр покажет новое значение – вес тела в жидкости, который мы обозначим как $P_{жидкость}$.

3. Вес тела в жидкости $P_{жидкость}$ меньше веса в воздухе $P_{воздух}$ потому, что на тело, помимо силы тяжести (вниз) и силы упругости пружины динамометра (вверх), действует выталкивающая сила $F_A$ (направленная вверх). Таким образом, показания динамометра в жидкости равны разности силы тяжести и выталкивающей силы: $P_{жидкость} = P_{воздух} - F_A$.

4. Из этого соотношения можно найти выталкивающую силу: $F_A = P_{воздух} - P_{жидкость}$. Она равна разности показаний динамометра в воздухе и в жидкости.

Метод 2: Измерение веса вытесненной жидкости.

Этот метод напрямую проверяет закон Архимеда. Для опыта понадобятся отливной стакан (сосуд с боковым носиком), мерный цилиндр (мензурка), весы и исследуемое тело.

1. Наливаем в отливной стакан жидкость до уровня носика. Под носик ставим пустой сосуд (например, химический стаканчик), предварительно взвесив его на весах.

2. Аккуратно погружаем тело в отливной стакан. Объем жидкости, равный объему погруженного тела, выльется через носик в подставленный сосуд.

3. Определяем вес вытесненной жидкости $P_{выт. жидкости}$. Для этого нужно взвесить сосуд с вылившейся в него жидкостью и вычесть из этого значения вес пустого сосуда. Полученная разность масс, умноженная на ускорение свободного падения $g$, и будет весом вытесненной жидкости.

4. Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила, действующая на тело, равна весу вытесненной им жидкости: $F_A = P_{выт. жидкости}$. Сравнив результат, полученный этим методом, с результатом из первого метода, можно убедиться в справедливости закона Архимеда.

Ответ: Выталкивающую силу можно определить, измерив разность веса тела в воздухе и в жидкости с помощью динамометра ($F_A = P_{воздух} - P_{жидкость}$), либо измерив вес жидкости, вытесненной телом ($F_A = P_{выт. жидкости}$).