Номер 3, страница 77, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Закон архимеда. Плавание тел. Параграф 64. Плавание судов. Вопросы и задания - номер 3, страница 77.

Условие.

3. Теплоход переходит из реки в море. Сравните выталкивающие силы, действующие на теплоход в этих бассейнах. Что при этом происходит с осадкой теплохода?

Решение.

Сравните выталкивающие силы, действующие на теплоход в этих бассейнах

Когда теплоход плавает, он находится в состоянии равновесия. Это означает, что действующая на него сила тяжести $F_т$, направленная вертикально вниз, полностью уравновешивается выталкивающей (архимедовой) силой $F_A$, направленной вертикально вверх. Таким образом, для плавающего теплохода всегда выполняется условие: $F_A = F_т$.

При переходе из реки в море масса теплохода, а значит и действующая на него сила тяжести ($F_т = mg$), не изменяется. Поскольку в обоих случаях (и в реке, и в море) теплоход плавает, выталкивающая сила должна быть равна силе тяжести. Следовательно, выталкивающая сила, действующая на теплоход, остаётся неизменной.

Ответ: Выталкивающие силы, действующие на теплоход в реке и в море, одинаковы.

Что при этом происходит с осадкой теплохода?

Величина выталкивающей силы определяется по закону Архимеда: $F_A = \rho_ж \cdot g \cdot V_п$, где $\rho_ж$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $V_п$ – объём погружённой в жидкость части тела.

Морская вода является солёной, поэтому её плотность ($\rho_м$) больше плотности пресной речной воды ($\rho_р$): $\rho_м > \rho_р$.

Как мы выяснили выше, выталкивающая сила в обоих случаях одинакова: $F_{А,р} = F_{А,м}$.

Используя формулу Архимеда, мы можем записать равенство: $\rho_р \cdot g \cdot V_р = \rho_м \cdot g \cdot V_м$, где $V_р$ и $V_м$ – объёмы погружённой части теплохода в реке и в море соответственно.

Сократив $\text{g}$ в обеих частях, получаем: $\rho_р \cdot V_р = \rho_м \cdot V_м$.

Из этого соотношения видно, что для того, чтобы выталкивающая сила оставалась постоянной, в более плотной жидкости ($\rho_м$) должен быть меньший объём погружённой части тела ($V_м$). Так как $\rho_м > \rho_р$, то $V_м < V_р$.

Осадка теплохода – это глубина его погружения в воду, которая напрямую зависит от объёма погружённой части. Следовательно, при переходе из реки в море объём погружённой части теплохода уменьшается, а значит, уменьшается и его осадка. Теплоход немного приподнимается над водой.

Ответ: При переходе из реки в море осадка теплохода уменьшается.