Номер 2, страница 67, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 61. Действие жидкости на погружённое в неё тело. Вопросы и задания - номер 2, страница 67.

Условие.

2. В воду погрузили тело, плотность которого равна плотности жидкости. Будет ли на тело действовать выталкивающая сила? Ответ обоснуйте.

Решение.

Да, на тело, погруженное в воду, будет действовать выталкивающая сила, даже если его плотность равна плотности воды. Эта сила называется силой Архимеда.

Обоснование:

Выталкивающая сила возникает из-за разности гидростатического давления, которое жидкость оказывает на разные части тела. Давление в жидкости увеличивается с глубиной. Поэтому на нижнюю часть погруженного тела действует большее давление, чем на верхнюю. Разница этих сил давления и создает результирующую силу, направленную вверх, – выталкивающую силу.

Согласно закону Архимеда, величина выталкивающей силы равна весу жидкости, вытесненной телом. Она рассчитывается по формуле:

$F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{п.ч.т.}$

где:
$F_A$ – выталкивающая сила (сила Архимеда),
$\rho_{ж}$ – плотность жидкости (в данном случае воды),
$\text{g}$ – ускорение свободного падения,
$V_{п.ч.т.}$ – объем погруженной части тела.

Из формулы видно, что для существования выталкивающей силы достаточно, чтобы тело было погружено в жидкость ($V_{п.ч.т.} > 0$). Плотность самого тела не входит в эту формулу и не влияет на величину выталкивающей силы.

Условие равенства плотностей тела ($\rho_{т}$) и жидкости ($\rho_{ж}$) определяет поведение тела в жидкости. Сила тяжести, действующая на тело, равна $F_{тяж} = m_{т} \cdot g = \rho_{т} \cdot V_{т} \cdot g$. Выталкивающая сила для полностью погруженного тела равна $F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{т}$.

Поскольку по условию $\rho_{т} = \rho_{ж}$, то и сила тяжести становится равной выталкивающей силе: $F_{тяж} = F_A$. Это означает, что тело будет находиться в состоянии безразличного равновесия – оно не будет ни тонуть, ни всплывать, а сможет оставаться на любой глубине, на которую его поместят.

Ответ: Да, на тело будет действовать выталкивающая сила. Ее существование обусловлено самим фактом погружения тела в жидкость. Равенство плотностей тела и жидкости приводит к тому, что выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести, и тело плавает внутри жидкости.