Номер 3, 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 № 2 - номер 3, страница 66.

Решение.

Разница в скорости движения яйца в воздухе и в воде обусловлена силами, которые действуют на него в этих двух средах. На любое тело, движущееся в жидкости или газе, действуют три основные силы: сила тяжести, выталкивающая сила (сила Архимеда) и сила сопротивления среды.

1. Падение яйца в воздухе (со стола на пол)

Когда яйцо падает в воздухе, на него действует сила тяжести $F_т = mg$, направленная вниз. Воздух имеет очень низкую плотность (около $1.2 \text{ кг/м}^3$), поэтому выталкивающая сила со стороны воздуха $F_А$ и сила сопротивления воздуха $F_с$ ничтожно малы по сравнению с силой тяжести. В результате, равнодействующая сила, заставляющая яйцо падать, почти равна силе тяжести: $F_{равн} \approx F_т$. Это сообщает яйцу большое ускорение, близкое к ускорению свободного падения ($g \approx 9.8 \text{ м/с}^2$), и оно падает на пол очень быстро.

2. Опускание яйца в воде (в кастрюле)

Когда яйцо опускается в воде, ситуация кардинально меняется. Плотность воды (около $1000 \text{ кг/м}^3$) примерно в 800 раз больше плотности воздуха. Плотность самого яйца лишь ненамного превышает плотность воды.

• Выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_А = \rho_{воды}gV_{яйца}$ становится очень значительной. Так как плотность яйца близка к плотности воды, эта выталкивающая сила почти полностью уравновешивает силу тяжести $F_т$.
• Сила сопротивления среды $F_с$ в воде также намного больше, чем в воздухе, из-за большей вязкости и плотности воды. Эта сила направлена вверх, против движения яйца, и дополнительно замедляет его.

Результирующая сила, действующая на яйцо в воде, равна $F_{равн} = F_т - F_А - F_с$. Поскольку сила тяжести $F_т$ и выталкивающая сила $F_А$ почти равны друг другу по величине, их разность очень мала. Эта небольшая разность сил дополнительно уменьшается силой сопротивления воды. В итоге равнодействующая сила, тянущая яйцо ко дну, очень мала. Это приводит к небольшому ускорению и, как следствие, к медленному и плавному опусканию на дно.

Ответ: Разница в скорости падения яйца в воздухе и в воде объясняется различием в плотности и вязкости этих сред. В воздухе на яйцо действует практически только сила тяжести. В воде же на яйцо действует значительная выталкивающая сила (сила Архимеда) и большая сила сопротивления, которые почти полностью компенсируют силу тяжести. Из-за этого результирующая сила, тянущая яйцо ко дну в воде, очень мала, и оно опускается медленно.