Номер 2, страница 75, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 64. Плавание судов. Повторим изученное - номер 2, страница 75.

Условие.

• При каких условиях тело плавает в жидкости?

Решение.

При каких условиях тело плавает в жидкости?

Поведение тела, погруженного в жидкость, определяется соотношением двух сил, действующих на него: силы тяжести $F_т$, направленной вертикально вниз, и выталкивающей силы (силы Архимеда) $F_A$, направленной вертикально вверх.

Сила тяжести вычисляется по формуле: $F_т = m_т g = \rho_т V_т g$, где $m_т$ — масса тела, $\rho_т$ — средняя плотность тела, $V_т$ — его полный объем, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Выталкивающая сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом, и рассчитывается по формуле: $F_A = \rho_ж g V_{погр}$, где $\rho_ж$ — плотность жидкости, а $V_{погр}$ — объем погруженной в жидкость части тела.

Тело плавает, если оно находится в состоянии равновесия, то есть выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести. Существует два сценария, при которых тело плавает:

1. Тело плавает на поверхности жидкости.

Это происходит, когда тело погружается в жидкость лишь частично ($V_{погр} < V_т$) до тех пор, пока выталкивающая сила не станет равной силе тяжести ($F_A = F_т$). Такое возможно только в том случае, если средняя плотность тела меньше плотности жидкости. Математически это условие выражается как:$\rho_т < \rho_ж$.В этом случае тело всплывает, пока часть его объема не окажется над поверхностью.

2. Тело плавает внутри жидкости.

Это происходит, когда тело полностью погружено в жидкость ($V_{погр} = V_т$) и находится в состоянии безразличного равновесия, то есть может "зависнуть" на любой глубине. Это возможно, если сила тяжести равна максимальной выталкивающей силе (когда тело погружено целиком). Математически это условие выражается как:$\rho_т = \rho_ж$.

Если же средняя плотность тела больше плотности жидкости ($\rho_т > \rho_ж$), то сила тяжести всегда будет больше максимальной выталкивающей силы, и тело утонет.

Таким образом, обобщенное условие плавания тела в жидкости заключается в том, что его средняя плотность не должна превышать плотность жидкости.

Ответ:

Тело плавает в жидкости, если его средняя плотность меньше или равна плотности жидкости ($\rho_т \le \rho_ж$). Это общее условие включает в себя два случая:

1. Средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$). Тело будет плавать на поверхности, погрузившись в жидкость лишь частично.

2. Средняя плотность тела равна плотности жидкости ($\rho_т = \rho_ж$). Тело будет плавать, будучи полностью погруженным в жидкость, и может находиться в равновесии на любой глубине.