Номер 46.1, страница 73 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Ханнанова, Ханнанов

Закон Архимеда - номер 46.1, страница 73.

Условие.

Задание 46.1. Стальной кубик погружён в воду. На рисунке стрелками изображены силы, действующие со стороны воды на грани кубика.

а) Напишите рядом с каждой стрелкой её обозначение:

$\vec{F}_\text{в}$ — сила, действующая на верхнюю грань кубика,

$\vec{F}_\text{н}$ — сила, действующая на нижнюю грань кубика,

$\vec{F}_\text{п}$ — сила, действующая на правую грань кубика,

$\vec{F}_\text{л}$ — сила, действующая на левую грань кубика.

б) Ответьте на вопросы.

Почему верхняя стрелка короче нижней?

Почему правая и левая стрелки одинаковой длины?

в) Расставьте знаки $<,=,>$, показывающие соотношения между модулями сил, действующих на кубик со стороны воды:

$F_\text{в} \square F_\text{н}$, $F_\text{п} \square F_\text{л}$.

г) Заполните пропуски в тексте.

Сумма сил $\vec{F}_\text{п}$ и $\vec{F}_\text{л}$, действующих на кубик в горизонтальном направлении, равна __________.

Сумма сил $\vec{F}_\text{в}$ и $\vec{F}_\text{н}$, действующих на кубик по вертикали, направлена __________.

Равнодействующая всех сил, действующих на кубик со стороны воды, направлена _________, поэтому сила, действующая на погружённое в жидкость тело, называется __________.

Решение.

а) Напишите рядом с каждой стрелкой её обозначение:

$\vec{F_в}$ — сила, действующая на верхнюю грань кубика.

$\vec{F_н}$ — сила, действующая на нижнюю грань кубика.

$\vec{F_п}$ — сила, действующая на правую грань кубика.

$\vec{F_л}$ — сила, действующая на левую грань кубика.

б) Ответьте на вопросы.

Почему верхняя стрелка короче нижней?

Давление, которое жидкость оказывает на погруженное в нее тело, называется гидростатическим давлением. Его величина зависит от глубины и рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ — это плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{h}$ — глубина. Нижняя грань кубика находится глубже, чем верхняя, поэтому давление воды на нее больше. Сила давления связана с давлением соотношением $F = pS$, где $\text{S}$ — площадь поверхности. Так как площади верхней и нижней граней кубика равны, сила, действующая на нижнюю грань ($F_н$), будет больше силы, действующей на верхнюю грань ($F_в$). Длина стрелок на схеме пропорциональна величине силы, поэтому стрелка, изображающая силу $F_н$, длиннее стрелки, изображающей силу $F_в$.

Ответ: Верхняя стрелка короче нижней, так как гидростатическое давление растет с глубиной. Нижняя грань кубика находится на большей глубине, чем верхняя, поэтому сила давления воды на нее больше.

Почему правая и левая стрелки одинаковой длины?

Согласно закону Паскаля, давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. На одной и той же глубине гидростатическое давление одинаково. Боковые грани кубика (правая и левая) находятся в одинаковых условиях — они симметричны относительно вертикальной оси и погружены на одинаковую глубину. Это означает, что распределение давления по площади левой грани полностью идентично распределению давления по площади правой грани. Поскольку площади граней равны, то и суммарные силы давления, действующие на них ($F_п$ и $F_л$), равны по модулю. Поэтому стрелки, их изображающие, имеют одинаковую длину.

Ответ: Правая и левая стрелки имеют одинаковую длину, потому что боковые грани кубика находятся на одинаковых глубинах, а на одной и той же глубине давление жидкости одинаково. Следовательно, модули сил давления на эти грани равны.

в) Расставьте знаки <, =, >, показывающие соотношения между модулями сил, действующих на кубик со стороны воды:

$F_в < F_н$, $F_п = F_л$.

Ответ: $F_в < F_н$, $F_п = F_л$.

г) Заполните пропуски в тексте.

Сумма сил $\vec{F_п}$ и $\vec{F_л}$, действующих на кубик в горизонтальном направлении, равна нулю.

Сумма сил $\vec{F_в}$ и $\vec{F_н}$, действующих на кубик по вертикали, направлена вверх.

Равнодействующая всех сил, действующих на кубик со стороны воды, направлена вверх, поэтому сила, действующая на погружённое в жидкость тело, называется выталкивающей силой.

Ответ: нулю; вверх; вверх; выталкивающей силой.