Номер 48.1, страница 76 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Ханнанова, Ханнанов

Закон Архимеда - номер 48.1, страница 76.

Условие.

Задание 48.1. Одинаковые шарики опущены в разные жидкости. На каждом рисунке изобразите архимедову силу и силу тяжести, действующие на шарик. Напишите в каждом случае, что будет происходить с шариком, если известно, что:

а) $\rho_{\text{ш}} > \rho_{\text{ж}}$, шарик _______;

б) $\rho_{\text{ш}} = \rho_{\text{ж}}$, шарик _______;

в) $\rho_{\text{ш}} < \rho_{\text{ж}}$, шарик _______.

Решение.

Поведение шарика в жидкости определяется соотношением между силой тяжести, действующей на шарик, и архимедовой (выталкивающей) силой. Сила тяжести $F_т$ зависит от плотности шарика $ρ_{ш}$ и его объема $V_ш$: $F_т = ρ_{ш} V_ш g$. Архимедова сила $F_А$ зависит от плотности жидкости $ρ_{ж}$ и объема погруженной части шарика $V_{погр}$: $F_А = ρ_{ж} V_{погр} g$.

а) $ρ_{ш} > ρ_{ж}$

В этом случае плотность шарика больше плотности жидкости. Если шарик полностью погружен в жидкость, то действующая на него сила тяжести $F_т = ρ_{ш} V_ш g$ будет больше архимедовой силы $F_А = ρ_{ж} V_ш g$, так как $ρ_{ш} > ρ_{ж}$. Равнодействующая этих сил будет направлена вертикально вниз, и шарик будет тонуть, пока не достигнет дна сосуда. На соответствующем рисунке вектор силы тяжести должен быть длиннее вектора архимедовой силы.

Ответ: шарик утонет.

б) $ρ_{ш} = ρ_{ж}$

В этом случае плотность шарика равна плотности жидкости. При полном погружении шарика в жидкость сила тяжести $F_т = ρ_{ш} V_ш g$ будет равна архимедовой силе $F_А = ρ_{ж} V_ш g$, так как $ρ_{ш} = ρ_{ж}$. Равнодействующая сил равна нулю. Шарик будет находиться в состоянии безразличного равновесия, то есть он может оставаться неподвижным на любой глубине, на которую его поместили. На рисунке векторы силы тяжести и архимедовой силы должны быть одинаковой длины и направлены в противоположные стороны.

Ответ: шарик будет плавать внутри жидкости на любой глубине.

в) $ρ_{ш} < ρ_{ж}$

В этом случае плотность шарика меньше плотности жидкости. Если шарик полностью погрузить в жидкость, то действующая на него сила тяжести $F_т = ρ_{ш} V_ш g$ будет меньше архимедовой силы $F_А = ρ_{ж} V_ш g$, так как $ρ_{ш} < ρ_{ж}$. Равнодействующая сил будет направлена вертикально вверх, и шарик будет всплывать. Он поднимется на поверхность и будет плавать, частично погрузившись в жидкость. Глубина погружения будет такой, что вес вытесненной жидкости (архимедова сила) уравновесит силу тяжести шарика. На рисунке в начальный момент (при полном погружении) вектор архимедовой силы должен быть длиннее вектора силы тяжести.

Ответ: шарик всплывет на поверхность.