Номер 2, страница 68, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 62. Закон Архимеда. Повторим изученное - номер 2, страница 68.

Условие.

• Как определить архимедову силу?

Решение.

Как определить архимедову силу?

Архимедова сила (или выталкивающая сила) — это сила, с которой жидкость или газ действует на погруженное в них тело. Она всегда направлена вертикально вверх. Эту силу можно определить несколькими основными способами.

1. Расчетный способ по формуле

Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила, действующая на тело, равна весу жидкости (или газа) в объеме погруженной части этого тела. Ее можно рассчитать, используя следующую формулу:
$F_A = \rho_{ж/г} \cdot g \cdot V_т$
Здесь $F_A$ — это искомая архимедова сила в ньютонах (Н), $\rho_{ж/г}$ — плотность жидкости или газа, в которую погружено тело (в $кг/м^3$), $\text{g}$ — ускорение свободного падения (константа, примерно равная $9.8 \, м/с^2$), а $V_т$ — объем той части тела, которая погружена в жидкость или газ (в $м^3$). Таким образом, для расчета нужно знать плотность среды и объем погруженной части тела.

2. Экспериментальный способ с использованием динамометра

Архимедову силу можно найти как разность между весом тела в вакууме (на практике — в воздухе) и его весом в жидкости. Для этого эксперимента понадобится динамометр (пружинные весы).
Сначала с помощью динамометра измеряется вес тела в воздухе — $P_{возд}$.
Затем тело, не снимая с динамометра, погружают в жидкость и снова измеряют его вес — $P_{жидк}$. Этот вес будет меньше из-за действия выталкивающей силы.
Архимедова сила вычисляется как разность этих двух показаний:
$F_A = P_{возд} - P_{жидк}$

3. Экспериментальный способ через измерение веса вытесненной жидкости

Этот способ напрямую следует из формулировки закона Архимеда. Чтобы им воспользоваться, нужно измерить вес жидкости, вытесненной телом.
Для этого можно использовать отливной сосуд. В него наливают жидкость до уровня сливного отверстия. Затем в сосуд аккуратно опускают тело. Жидкость, объем которой равен объему погруженной части тела, выльется через отверстие в заранее подставленную емкость. Эту вытесненную жидкость нужно взвесить (например, найдя ее массу $m_{выт}$ и умножив на $\text{g}$). Полученный вес и будет равен архимедовой силе: $F_A = P_{выт. жидкости} = m_{выт} \cdot g$.

Ответ: Архимедову силу можно определить тремя основными способами: 1) рассчитать по формуле $F_A = \rho_{ж/г} \cdot g \cdot V_т$, если известны плотность среды и объем погруженной части тела; 2) измерить экспериментально как разность веса тела в воздухе и его веса в жидкости ($F_A = P_{возд} - P_{жидк}$); 3) измерить экспериментально вес вытесненной телом жидкости, который будет равен архимедовой силе.