Номер 5, страница 66 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-35. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Вариант № 1 - номер 5, страница 66.

Решение.

На космическом корабле, находящемся на орбите в состоянии свободного падения (невесомости), выталкивающая сила, или сила Архимеда, практически не действует. Для обоснования этого ответа рассмотрим условия, необходимые для возникновения данной силы.

Выталкивающая сила возникает, когда тело погружено в жидкость или газ, и рассчитывается по формуле:

$F_A = \rho \cdot g \cdot V$

где:

• $F_A$ — выталкивающая сила (сила Архимеда),
• $\rho$ — плотность жидкости или газа, в который погружено тело,
• $\text{g}$ — ускорение свободного падения,
• $\text{V}$ — объем погруженной части тела.

Из формулы видно, что для существования силы Архимеда необходимо наличие двух факторов: окружающей среды с ненулевой плотностью ($\rho \ne 0$) и силы тяжести (или ускорения, $g \ne 0$).

Рассмотрим две ситуации для космического корабля:

1. Снаружи корабля. Корабль находится в космическом пространстве, которое является практически полным вакуумом. Плотность среды $\rho$ здесь чрезвычайно мала, почти равна нулю. Следовательно, и выталкивающая сила, действующая на корабль извне, пренебрежимо мала.

2. Внутри корабля. В жилых отсеках корабля есть воздух, то есть среда с определённой плотностью $\rho$. Однако корабль, находясь на орбите, постоянно "падает" на Землю, из-за чего внутри него наблюдается состояние невесомости (точнее, микрогравитации). В этом состоянии эффективное ускорение свободного падения $\text{g}$ практически равно нулю ($g \approx 0$).

Поскольку в формуле для силы Архимеда один из множителей ($\text{g}$) равен нулю, то и сама выталкивающая сила, действующая на любые объекты (включая космонавтов) внутри корабля, также равна нулю. Физическая причина заключается в том, что выталкивающая сила — это результат разности давлений, создаваемых весом столба жидкости или газа на разной глубине. В невесомости у воздуха нет веса, поэтому он не создает градиента давления, и выталкивающая сила не возникает.

Ответ: На космическом корабле, находящемся в состоянии невесомости, выталкивающая сила не действует. Снаружи корабля это связано с отсутствием среды (вакуум), а внутри — с отсутствием веса у окружающей среды (воздуха) из-за состояния невесомости ($g \approx 0$).