Вспомните, страница 197 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 56. Воздухоплавание. Вопросы - страница 197.

Условие.

Решение.

Поведение тела, помещенного в жидкость, определяется соотношением двух основных сил, действующих на него: силы тяжести ($F_т$), направленной вертикально вниз, и выталкивающей силы Архимеда ($F_А$), направленной вертикально вверх.

Сила тяжести определяется массой тела и равна $F_т = m_т g$. Ее также можно выразить через среднюю плотность тела ($\rho_т$) и его объем ($V_т$): $F_т = \rho_т V_т g$.

Выталкивающая сила (сила Архимеда) равна весу жидкости в объеме погруженной части тела. Она вычисляется по формуле $F_А = \rho_ж g V_п$, где $\rho_ж$ — плотность жидкости, а $V_п$ — объем погруженной части тела.

Сравнение этих двух сил определяет, будет ли тело тонуть, плавать или всплывать.

тонет?

Тело тонет, если сила тяжести, действующая на него, превышает выталкивающую силу. В этом случае равнодействующая сил направлена вниз, и тело опускается на дно.

Условие того, что тело тонет: $F_т > F_А$.

Для тела, полностью погруженного в жидкость, объем погруженной части $V_п$ равен объему всего тела $V_т$. Подставив выражения для сил, получаем:

$\rho_т V_т g > \rho_ж V_т g$

Разделив обе части неравенства на $V_т g$, получим условие для плотностей:

$\rho_т > \rho_ж$

Ответ: Тело тонет, если его средняя плотность больше плотности жидкости ($\rho_т > \rho_ж$), что эквивалентно условию, при котором сила тяжести больше выталкивающей силы ($F_т > F_А$).

плавает?

Тело плавает, когда оно находится в состоянии равновесия в жидкости. Это происходит, когда сила тяжести в точности уравновешивается выталкивающей силой. Равнодействующая сил равна нулю.

Условие плавания: $F_т = F_А$.

Это равенство может быть достигнуто в двух ситуациях:

1. Тело плавает, будучи полностью погруженным в жидкость. Такое возможно, если средняя плотность тела равна плотности жидкости. В этом случае $V_п = V_т$, и условие $F_т = F_А$ превращается в $\rho_т V_т g = \rho_ж V_т g$, откуда следует, что $\rho_т = \rho_ж$. Тело может находиться в равновесии на любой глубине.

2. Тело плавает на поверхности, будучи погруженным лишь частично. Это происходит, если средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$). В этом случае тело всплывает до тех пор, пока не достигнет поверхности. В положении равновесия оно будет погружено на такую глубину, что объем вытесненной жидкости $V_п$ создаст выталкивающую силу, равную силе тяжести: $\rho_ж g V_п = \rho_т V_т g$.

Ответ: Тело плавает, если сила тяжести равна выталкивающей силе ($F_т = F_А$). Это условие выполняется, если средняя плотность тела равна плотности жидкости ($\rho_т = \rho_ж$, плавание внутри жидкости), либо если средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$, плавание на поверхности).

всплывает?

Тело всплывает, если выталкивающая сила превышает силу тяжести. Равнодействующая сил направлена вверх, что заставляет тело двигаться к поверхности.

Условие всплытия: $F_А > F_т$.

Если рассмотреть тело, изначально полностью погруженное в жидкость ($V_п = V_т$), то условие можно записать через плотности:

$\rho_ж V_т g > \rho_т V_т g$

Разделив обе части на $V_т g$, получаем:

$\rho_ж > \rho_т$ или $\rho_т < \rho_ж$

Тело будет всплывать до тех пор, пока не достигнет поверхности и не займет устойчивое положение плавания, при котором сила тяжести уравновесится силой Архимеда.

Ответ: Тело всплывает, если его средняя плотность меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$), что эквивалентно условию, при котором выталкивающая сила (для полностью погруженного тела) больше силы тяжести ($F_А > F_т$).