Номер 5, страница 182 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 51. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Вопросы - номер 5, страница 182.

Условие.

5. Почему, находясь под водой, человек иногда может легко поднять предмет, который с трудом удерживает в воздухе?

Решение.

5. Это явление объясняется действием выталкивающей силы, или силы Архимеда. На любое тело, погруженное в жидкость (в данном случае, в воду), действует эта сила, которая направлена вертикально вверх и "помогает" поднимать предмет.

Когда человек держит предмет в воздухе, он прилагает силу, чтобы скомпенсировать его вес, который практически равен силе тяжести $F_т = mg$. (Выталкивающей силой со стороны воздуха для плотных тел обычно пренебрегают, так как она очень мала).

При погружении предмета в воду, на него начинают действовать две основные силы:

1. Сила тяжести ($F_т$), направленная вертикально вниз.
2. Выталкивающая сила (сила Архимеда, $F_А$), направленная вертикально вверх.

Величина выталкивающей силы, согласно закону Архимеда, равна весу жидкости в объеме, вытесненном телом:

$F_А = \rho_ж \cdot g \cdot V_т$

где $\rho_ж$ – плотность жидкости (воды), $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $V_т$ – объем погруженной части тела.

Поскольку выталкивающая сила направлена против силы тяжести, она уменьшает вес тела. Вес предмета в воде ($P_{воды}$) будет равен разности силы тяжести и выталкивающей силы:

$P_{воды} = F_т - F_А$

Так как $P_{воды} < F_т$, сила, которую необходимо приложить человеку для поднятия предмета под водой, будет значительно меньше, чем в воздухе. Именно поэтому предмет ощущается более легким, и поднять его становится проще.

Ответ: На предмет, погруженный в воду, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), которая направлена вверх и уменьшает его вес. Поэтому для поднятия предмета под водой требуется приложить меньшее усилие, чем в воздухе.