Номер 1, страница 69 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-38. Плавание тел. Вариант № 1 - номер 1, страница 69.

Решение.

1. Человек может лежать на поверхности воды в Мёртвом море благодаря чрезвычайно высокой солёности, а следовательно, и высокой плотности воды в этом водоёме. Это явление объясняется законом Архимеда.

Согласно закону Архимеда, на любое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме, вытесненном телом. Эта сила называется силой Архимеда ($F_A$) и рассчитывается по формуле:

$F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$

где $\rho_{ж}$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $V_{погр}$ – объём погружённой части тела.

На человека в воде также действует сила тяжести ($F_{тяж}$), направленная вниз:

$F_{тяж} = m \cdot g = \rho_{тела} \cdot V_{тела} \cdot g$

где $\text{m}$ – масса человека, $\rho_{тела}$ – средняя плотность его тела, а $V_{тела}$ – полный объём тела.

Тело плавает на поверхности, когда выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести ($F_A = F_{тяж}$). Это происходит, если средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_{тела} < \rho_{ж}$).

Сравним плотности:

• Средняя плотность человеческого тела составляет примерно 1020–1030 кг/м³, что немного больше плотности пресной воды (~1000 кг/м³). Поэтому в пресной воде человек тонет, если не прилагает усилий для плавания.
• Вода в Мёртвом море из-за огромной концентрации солей (солёность достигает 300–350 ‰) имеет очень высокую плотность — в среднем около 1240 кг/м³.

Поскольку плотность воды в Мёртвом море ($\rho_{ж} \approx 1240$ кг/м³) значительно превышает среднюю плотность человеческого тела ($\rho_{тела} \approx 1030$ кг/м³), возникает очень большая выталкивающая сила. Чтобы эта сила уравнялась с весом человека, достаточно погрузить в воду лишь часть объёма тела. В результате человек без всяких усилий плавает очень высоко на поверхности, что и создаёт ощущение, будто он просто лежит на воде.

Ответ: Человек лежит на поверхности воды в Мёртвом море, потому что из-за чрезвычайно высокой концентрации соли плотность воды в нём намного выше средней плотности человеческого тела. Согласно закону Архимеда, это создаёт мощную выталкивающую силу, которая не даёт человеку утонуть и удерживает его высоко на поверхности.