Номер 3, страница 62, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 6. Давление жидкостей и газов. Параграф 54. Закон Архимеда. Плавание тел - номер 3, страница 62.

Условие.

3. На рис. 56 изображён однородный кубик массой $\text{m}$, погружённый в жидкость плотностью $\rho$. Используя данные рисунка и условия задачи, заполните таблицу.

Сила	Название силы	Модуль силы
$\vec{F_1}$
$\vec{F_2}$
$\vec{F_3}$
$\vec{F_4}$

Рис. 56

Решение.

Дано:

$\text{m}$ - масса кубика
$\rho$ - плотность жидкости
$\text{L}$ - длина ребра кубика
$h_1$ - глубина погружения верхней грани кубика
$p_{атм}$ - атмосферное давление
$\text{g}$ - ускорение свободного падения

Найти:

Название и модуль для каждой из сил: $ \vec{F}_1, \vec{F}_2, \vec{F}_3, \vec{F}_4 $.

Решение:

Для заполнения таблицы определим название и модуль каждой из указанных на рисунке сил. Площадь грани кубика равна $S = L^2$.

Сила $ \vec{F}_1 $

Эта сила является силой давления жидкости на нижнюю грань куба. Она направлена перпендикулярно грани, то есть вертикально вверх. Давление на глубине $\text{h}$ определяется как сумма атмосферного давления и гидростатического давления столба жидкости: $p = p_{атм} + \rho g h$. Нижняя грань куба находится на глубине $h_{нижн} = h_1 + L$. Тогда давление на нижнюю грань равно $p_1 = p_{атм} + \rho g (h_1 + L)$. Модуль силы давления равен произведению давления на площадь грани: $F_1 = p_1 \cdot S$.

Ответ: Название силы - Сила давления жидкости на нижнюю грань куба. Модуль силы - $F_1 = (p_{атм} + \rho g (h_1 + L)) L^2$.

Сила $ \vec{F}_2 $

Эта сила является силой давления жидкости на верхнюю грань куба. Она направлена перпендикулярно грани, то есть вертикально вниз. Верхняя грань куба находится на глубине $h_1$. Давление на верхнюю грань равно $p_2 = p_{атм} + \rho g h_1$. Модуль силы давления равен: $F_2 = p_2 \cdot S$.

Ответ: Название силы - Сила давления жидкости на верхнюю грань куба. Модуль силы - $F_2 = (p_{атм} + \rho g h_1) L^2$.

Сила $ \vec{F}_3 $

Эта сила, приложенная к центру масс куба и направленная вертикально вниз, является силой тяжести. Её модуль рассчитывается как произведение массы тела на ускорение свободного падения.

Ответ: Название силы - Сила тяжести. Модуль силы - $F_3 = mg$.

Сила $ \vec{F}_4 $

Эта сила, направленная вертикально вверх, является выталкивающей силой, или силой Архимеда. Она возникает из-за разности давлений на нижнюю и верхнюю грани тела. По закону Архимеда, её модуль равен весу жидкости в объёме, вытесненном телом. Объём куба равен $V = L^3$. Тогда модуль выталкивающей силы равен $F_A = \rho V g$.

Ответ: Название силы - Выталкивающая сила (сила Архимеда). Модуль силы - $F_4 = \rho g L^3$.