Номер 2, страница 70, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 62. Закон Архимеда. Вопросы и задания - номер 2, страница 70.

Условие.

2. Будет ли выполняться закон Архимеда в состоянии невесомости? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Закон Архимеда утверждает, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу жидкости или газа в объеме, вытесненном телом. Математически эта сила выражается формулой:

$F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{т}$

где $F_A$ — выталкивающая сила, $\rho_{ж}$ — плотность жидкости или газа, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $V_{т}$ — объем погруженной части тела.

Физическая причина возникновения этой силы — разность гидростатического давления, действующего на тело на разных глубинах. Давление жидкости увеличивается с глубиной по закону $P = \rho_{ж} \cdot g \cdot h$. Поэтому сила давления, действующая на нижнюю часть тела, больше силы давления, действующей на его верхнюю часть. Разница этих сил и есть выталкивающая сила.

В состоянии невесомости ускорение свободного падения $\text{g}$ равно нулю ($g = 0$). Если мы подставим это значение в формулу для силы Архимеда, то получим:

$F_A = \rho_{ж} \cdot 0 \cdot V_{т} = 0$

Это означает, что выталкивающая сила в состоянии невесомости равна нулю. Поскольку в невесомости у жидкости нет веса, то отсутствует и гидростатическое давление. Давление во всех точках жидкости одинаково, и разницы давлений, которая могла бы вытолкнуть тело, не возникает.

Следовательно, в условиях невесомости закон Архимеда в его привычном проявлении не выполняется. Тело, помещенное в жидкость, не будет ни всплывать, ни тонуть, а будет находиться в безразличном равновесии в любой точке жидкости, независимо от соотношения его плотности и плотности жидкости.

Ответ: Нет, в состоянии невесомости закон Архимеда выполняться не будет. Выталкивающая сила, обусловленная разностью гидростатических давлений, становится равной нулю, так как в условиях невесомости ($g = 0$) отсутствует вес жидкости, а следовательно, и гидростатическое давление.