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 № 2 - номер 1, страница 69.

Решение.

1. Почему пузырьки воздуха всплывают в воде?

Пузырьки воздуха всплывают в воде из-за действия выталкивающей силы, известной как сила Архимеда. На каждый пузырёк воздуха, находящийся в воде, действуют две основные вертикальные силы:

1. Сила тяжести ($F_{тяж}$) — это сила, с которой Земля притягивает массу воздуха внутри пузырька. Она направлена вниз и рассчитывается по формуле: $F_{тяж} = m_{воздуха} \cdot g$. Массу воздуха можно выразить через его плотность ($\rho_{воздуха}$) и объём пузырька ($\text{V}$): $F_{тяж} = \rho_{воздуха} \cdot V \cdot g$.

2. Выталкивающая сила, или сила Архимеда ($F_A$) — это сила, с которой вода выталкивает пузырёк. Она направлена вверх и, согласно закону Архимеда, равна весу воды, вытесненной пузырьком. Рассчитывается по формуле: $F_A = m_{воды} \cdot g = \rho_{воды} \cdot V \cdot g$, где $\rho_{воды}$ — плотность воды.

Ключевым фактором является соотношение плотностей воздуха и воды. Плотность воды (приблизительно $1000$ кг/м³) почти в 800 раз больше плотности воздуха (приблизительно $1,225$ кг/м³). Таким образом, $\rho_{воды} \gg \rho_{воздуха}$.

Поскольку объём пузырька $\text{V}$ и ускорение свободного падения $\text{g}$ одинаковы в обеих формулах, сравнение сил сводится к сравнению плотностей. Так как плотность воды намного больше плотности воздуха, выталкивающая сила, действующая на пузырёк, оказывается значительно больше силы тяжести: $F_A \gg F_{тяж}$.

В результате на пузырёк действует результирующая сила, направленная вертикально вверх, которая и заставляет его подниматься к поверхности.

Ответ: Пузырьки воздуха всплывают в воде, потому что выталкивающая сила (сила Архимеда), действующая на них со стороны воды, значительно превышает силу тяжести, действующую на воздух внутри пузырька. Это обусловлено тем, что плотность воздуха намного меньше плотности воды.