Номер 1, страница 196 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 55. Плавание судов. Вопросы - номер 1, страница 196.

Условие.

Решение.

1. Почему гвоздь в воде тонет, а тяжёлое металлическое судно нет?

Это явление объясняется законом Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной этим телом жидкости или газа. Условия плавания тел зависят от соотношения между силой тяжести ($F_g$), действующей на тело, и силой Архимеда ($F_A$).

• Если $F_g > F_A$, тело тонет.
• Если $F_g = F_A$, тело плавает внутри жидкости.
• Если $F_g < F_A$, тело всплывает на поверхность.

Это соотношение, в свою очередь, зависит от средней плотности тела ($\rho_{тела}$) и плотности жидкости ($\rho_{жидкости}$).

В случае с гвоздем:

Гвоздь — это сплошной объект, изготовленный из металла (например, стали), плотность которого ($\rho_{стали} \approx 7850$ кг/м³) намного больше плотности воды ($\rho_{воды} \approx 1000$ кг/м³). Так как плотность гвоздя больше плотности воды, то при полном погружении сила тяжести, действующая на него, будет больше выталкивающей силы Архимеда. В результате гвоздь опускается на дно.

В случае с судном:

Корабль, хоть и сделан из металла, не является сплошным телом. Его корпус полый, и большая часть его объёма заполнена воздухом. Из-за этого средняя плотность всего судна (то есть отношение его полной массы к объему его подводной части) оказывается значительно меньше плотности воды. Судно погружается в воду на такую глубину, чтобы вес вытесненной им воды (сила Архимеда) стал равен его собственному весу (силе тяжести). Благодаря огромному объему подводной части, судно вытесняет большое количество воды, что создает достаточную выталкивающую силу для плавания.

Ответ: Гвоздь тонет, так как плотность материала, из которого он сделан, больше плотности воды. Металлическое судно плавает, потому что его форма (полый корпус) обеспечивает ему низкую среднюю плотность (меньше плотности воды), что позволяет ему вытеснять объем воды, вес которого достаточен для уравновешивания веса самого судна.