Номер 1, страница 74, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 63. Плавание тел - номер 1, страница 74.

Условие.

1. Как условия плавания тела зависят от его плотности?

Решение.

Условия плавания тела в жидкости или газе определяются соотношением между средней плотностью тела ($\rho_{тела}$) и плотностью среды ($\rho_{среды}$), в которую оно погружено. Поведение тела зависит от равновесия двух основных сил: силы тяжести ($F_{т}$), направленной вертикально вниз, и выталкивающей силы Архимеда ($F_{А}$), направленной вертикально вверх.

Сила тяжести рассчитывается по формуле: $F_{т} = m_{тела} \cdot g = \rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g$, где $m_{тела}$ – масса тела, $V_{тела}$ – его объем, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Выталкивающая сила, согласно закону Архимеда, равна весу вытесненной телом среды: $F_{А} = \rho_{среды} \cdot g \cdot V_{погр}$, где $V_{погр}$ – объем погруженной части тела.

Сравнивая плотность тела и плотность среды, можно выделить три возможных условия плавания:

1. Тело тонет, если его плотность больше плотности среды ($\rho_{тела} > \rho_{среды}$).

В этом случае при полном погружении тела сила тяжести оказывается больше максимальной выталкивающей силы: $F_{т} > F_{А}$. Математически это выражается как $\rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g > \rho_{среды} \cdot V_{тела} \cdot g$. Равнодействующая этих сил направлена вниз, и тело опускается на дно.

2. Тело плавает внутри среды, если его плотность равна плотности среды ($\rho_{тела} = \rho_{среды}$).

При таком условии сила тяжести полностью уравновешивается выталкивающей силой при полном погружении тела: $F_{т} = F_{А}$, или $\rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g = \rho_{среды} \cdot V_{тела} \cdot g$. Тело находится в состоянии безразличного равновесия и может оставаться на любой глубине внутри жидкости или газа.

3. Тело всплывает и плавает на поверхности, если его плотность меньше плотности среды ($\rho_{тела} < \rho_{среды}$).

Если полностью погрузить такое тело в среду, выталкивающая сила будет больше силы тяжести ($F_{А} > F_{т}$), и тело начнет всплывать. Оно будет подниматься до тех пор, пока не достигнет положения равновесия на поверхности. В этом положении тело будет плавать, погрузившись лишь частично. Глубина погружения будет такова, что выталкивающая сила, действующая на погруженную часть, станет равной силе тяжести: $F_{А} = F_{т}$.

Ответ:

Условия плавания тела напрямую зависят от соотношения его средней плотности и плотности жидкости (или газа), в которую оно помещено.
– Если плотность тела больше плотности среды ($\rho_{тела} > \rho_{среды}$), тело тонет.
– Если плотность тела равна плотности среды ($\rho_{тела} = \rho_{среды}$), тело плавает на любой глубине внутри среды (находится в безразличном равновесии).
– Если плотность тела меньше плотности среды ($\rho_{тела} < \rho_{среды}$), тело всплывает и плавает на поверхности.