Проводим опыты, страница 192 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 54. Плавание животных и человека - страница 192.

Условие.

Решение.

Для решения этой задачи необходимо выполнить описанный эксперимент и провести расчеты. Поскольку мы не можем провести реальный эксперимент, воспользуемся для примера гипотетическими, но реалистичными данными для среднего человека (подростка).

Допустим, в результате измерений были получены следующие данные:

Дано:

Масса тела, $m = 60$ кг

Объем вытесненной воды, $V_{\text{воды}} = 58$ литровых банок, то есть $V = 58$ л

Плотность пресной воды, $\rho_{\text{воды}} \approx 1000$ кг/м³

Плотность морской воды, $\rho_{\text{морской}} = 1010-1050$ кг/м³

Плотность воды в заливе Кара-Богаз-Гол, $\rho_{\text{К-Б-Г}} = 1180$ кг/м³

Переведем данные в систему СИ:

$m = 60$ кг (уже в СИ)

$V = 58 \text{ л} = 58 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0.058 \text{ м}^3$

Найти:

Среднюю плотность тела, $\rho_{\text{тела}}$ - ?

Сравнить $\rho_{\text{тела}}$ с плотностями разных видов воды и определить, будет ли тело тонуть.

Решение:

1. Определение средней плотности своего тела.

Средняя плотность тела вычисляется по формуле:

$\rho_{\text{тела}} = \frac{m}{V}$

Подставим наши гипотетические данные в формулу:

$\rho_{\text{тела}} = \frac{60 \text{ кг}}{0.058 \text{ м}^3} \approx 1034.5$ кг/м³

2. Сравнение плотности тела с плотностью пресной воды.

Сравним полученную плотность тела с плотностью пресной воды:

$\rho_{\text{тела}} \approx 1034.5$ кг/м³

$\rho_{\text{воды}} \approx 1000$ кг/м³

Так как $\rho_{\text{тела}} > \rho_{\text{воды}}$ (1034.5 > 1000), то тело будет тонуть в пресной воде. Это объясняет, почему для того, чтобы плавать в бассейне или реке, нужно прилагать усилия и удерживать воздух в легких (что уменьшает общую плотность тела).

3. Будете ли вы тонуть в морской воде?

Плотность морской воды находится в диапазоне $1010-1050$ кг/м³. Сравним плотность нашего тела с этим диапазоном.

$\rho_{\text{тела}} \approx 1034.5$ кг/м³

Поведение тела будет зависеть от конкретной плотности морской воды:

• Если плотность морской воды меньше плотности тела (например, $\rho_{\text{морской}} = 1025$ кг/м³), то тело будет тонуть, так как $1034.5 > 1025$.
• Если плотность морской воды больше плотности тела (например, в очень соленом море, где $\rho_{\text{морской}} = 1040$ кг/м³), то тело будет плавать, так как $1034.5 < 1040$.

Таким образом, в воде с соленостью на нижней границе диапазона (ближе к 1010 кг/м³) человек скорее утонет, а в воде с соленостью на верхней границе (ближе к 1050 кг/м³) — будет плавать.

4. Сравнение с водой в заливе Кара-Богаз-Гол.

Плотность воды в этом заливе очень высока: $\rho_{\text{К-Б-Г}} = 1180$ кг/м³.

Сравним с плотностью тела:

$1034.5 \text{ кг/м}^3 < 1180 \text{ кг/м}^3$

Так как $\rho_{\text{тела}} < \rho_{\text{К-Б-Г}}$, тело будет плавать в воде залива Кара-Богаз-Гол, причем плавучесть будет очень высокой, и значительная часть тела будет находиться над поверхностью воды.

Ответ:

При массе 60 кг и объеме 58 л средняя плотность тела составляет примерно $1034.5$ кг/м³. Плотность тела больше плотности пресной воды, поэтому в пресной воде тело будет тонуть. В морской воде поведение тела зависит от ее солености: в менее соленой воде (с плотностью до $1034.5$ кг/м³) тело будет тонуть, в более соленой — плавать. В очень соленой воде залива Кара-Богаз-Гол тело будет плавать, так как его плотность значительно меньше плотности воды в заливе.