Номер 11, страница 43, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 20. Выталкивающая сила. Закон Архимеда - номер 11, страница 43.

Условие.

11. Приведите примеры, доказывающие существование силы Архимеда.

Решение.

Сила Архимеда, также известная как выталкивающая сила, — это сила, которая действует на любое тело, погруженное в жидкость или газ. Она направлена вертикально вверх, против силы тяжести, и по величине равна весу того объема жидкости или газа, который был вытеснен телом. Существование этой силы подтверждается множеством явлений и экспериментов.

Плавание тел

Одним из самых ярких примеров является плавание кораблей. Корабль, сделанный из стали, которая намного плотнее воды, не тонет. Это происходит потому, что его корпус полый и имеет большой объем. Погружаясь в воду, корабль вытесняет огромное количество воды. Вес этой вытесненной воды создает выталкивающую силу (силу Архимеда), которая уравновешивает вес самого корабля вместе с грузом. Точно так же плавает и человек: наше тело вытесняет воду, и возникающая сила Архимеда поддерживает нас на поверхности.

Попытка утопить мяч

Если взять легкий надувной мяч и попытаться погрузить его под воду, мы ощутим явное сопротивление — силу, которая выталкивает мяч обратно на поверхность. Эта ощутимая сила и есть сила Архимеда. Поскольку средняя плотность мяча (вместе с воздухом внутри) значительно меньше плотности воды, выталкивающая сила намного превосходит силу тяжести, действующую на мяч.

Воздухоплавание

Сила Архимеда действует не только в жидкостях, но и в газах. Например, воздушный шар, наполненный горячим воздухом, поднимается вверх. Горячий воздух менее плотный, чем окружающий холодный воздух. Шар вытесняет большой объем более плотного холодного воздуха. Вес этого вытесненного воздуха оказывается больше, чем общий вес оболочки шара, корзины и пассажиров. Возникающая разница сил (сила Архимеда минус сила тяжести) и создает подъемную силу, заставляющую шар взлетать. По тому же принципу летают дирижабли, наполненные гелием.

Измерение веса в воде

Простой физический опыт наглядно доказывает существование выталкивающей силы. Если подвесить какой-либо предмет (например, камень) к динамометру (пружинным весам), он покажет его вес в воздухе $P_1$. Если затем опустить этот же предмет, не снимая с динамометра, в сосуд с водой, показания динамометра уменьшатся и станут равны $P_2$. Это означает, что на тело в воде действует направленная вверх сила, которая "помогает" пружине динамометра. Эта сила и есть сила Архимеда, и ее величину можно рассчитать как разность весов: $F_A = P_1 - P_2$.

Движение подводной лодки

Подводные лодки способны погружаться и всплывать, управляя именно силой Архимеда. В их корпусе есть специальные балластные цистерны. Для погружения цистерны заполняют забортной водой, увеличивая массу и среднюю плотность лодки. Когда сила тяжести становится больше силы Архимеда, лодка погружается. Для всплытия воду из цистерн вытесняют сжатым воздухом, масса лодки уменьшается, и сила Архимеда становится больше силы тяжести, выталкивая лодку на поверхность.

Ответ: Примеры, доказывающие существование силы Архимеда: плавание судов, всплывание легких предметов (мяча) в воде, полет воздушных шаров, уменьшение показаний веса тела при его погружении в жидкость, а также способность подводных лодок изменять глубину погружения путем заполнения и осушения балластных цистерн.