Лабораторная работа № 10, страница 93 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 20. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Сила Архимеда. Вариант 2 - страница 93.

Условие.

Лабораторная работа № 10

Выяснение условий плавания тела в жидкости

■ Тренировочные задания и вопросы

Ответьте на вопросы.

1. Какие силы действуют на погружённое в жидкость тело?

2. При каких условиях тела, помещённые в жидкость, тонут, всплывают или висят в толще жидкости (поставьте знак $>, =, <$)? Покажите векторы сил $F_A$ и $F_T$ на рисунках.

3. Как определяется объём тела с помощью мензурки (смотрите лабораторную работу № 4 на с. 48)?

Покажите графически.

4. Какие силы действуют на погружённое в жидкость тело, изображённое на рисунке?

Вставьте пропущенное значение.

1 см³ = _______ м³

Вам предложено следующее оборудование: весы, гири, измерительный цилиндр, пробирка-поплавок с пробкой, проволочный крючок, сухой песок, фильтровальная бумага или сухая тряпка.

Сформулируйте цель работы.

Цель работы: _____.

■ Порядок выполнения работы

1) Насыпьте в пробирку столько песка, чтобы она, закрытая пробкой, плавала в мензурке с водой в вертикальном положении и часть её находилась над поверхностью воды.

2) Измерьте объём вытесненной воды, определив цену деления мензурки и отметив уровни воды в ней до и после погружения пробирки в воду. Рассчитайте вес воды, вытесненной пробиркой.

3) Определите выталкивающую силу, действующую на пробирку. Она равна весу воды, вытесненной пробиркой.

4) Выньте пробирку из воды, протрите её фильтрованной бумагой или тряпкой. Определите на весах массу пробирки с точностью до 1 г и рассчитайте силу тяжести, действующую на неё. Она равна весу пробирки с песком в воздухе.

5) Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. Отметьте, когда пробирка тонет, всплывает или висит в толще воды.

Номер опыта	$V_1$	$V_2$	Объём пробирки $V = V_2 - V_1$	Сила Архимеда $F_A$, Н	Вес пробирки с песком $\text{P}$, Н	Поведение пробирки в воде
1						всплывает
2						висит
3						тонет

Вывод: ______.

Решение.

1. Какие силы действуют на погружённое в жидкость тело?

На тело, погружённое в жидкость, действуют две основные силы:
1. Сила тяжести ($F_т$), направленная вертикально вниз.
2. Выталкивающая сила, или сила Архимеда ($F_A$), направленная вертикально вверх.

Ответ: На погружённое в жидкость тело действуют сила тяжести и выталкивающая (архимедова) сила.

2. При каких условиях тела, помещённые в жидкость, тонут, всплывают или висят в толще жидкости (поставьте знак >, =, или <)? Покажите векторы сил Fₐ и Fⲧ на рисунках.

Поведение тела в жидкости зависит от соотношения между силой тяжести ($F_т$) и силой Архимеда ($F_A$), а также между плотностью тела ($ρ_{тела}$) и плотностью жидкости ($ρ_{ж}$).

Слева (Тело тонет):
Тело тонет, если сила тяжести больше силы Архимеда, а плотность тела больше плотности жидкости.
$F_т > F_A$
$ρ_{тела} > ρ_{ж}$
Вектор силы тяжести $\vec{F_т}$ должен быть длиннее вектора силы Архимеда $\vec{F_A}$. Оба вектора приложены к центру тела, $\vec{F_т}$ направлен вниз, $\vec{F_A}$ — вверх.

В центре (Тело висит в жидкости):
Тело висит (плавает) в толще жидкости, если сила тяжести равна силе Архимеда, а плотность тела равна плотности жидкости.
$F_т = F_A$
$ρ_{тела} = ρ_{ж}$
Векторы сил $\vec{F_т}$ и $\vec{F_A}$ равны по длине и противоположны по направлению.

Справа (Тело всплывает):
Тело всплывает, если сила тяжести меньше силы Архимеда, а плотность тела меньше плотности жидкости.
$F_т < F_A$
$ρ_{тела} < ρ_{ж}$
Вектор силы Архимеда $\vec{F_A}$ должен быть длиннее вектора силы тяжести $\vec{F_т}$. Векторы противоположно направлены. После всплытия тело будет плавать на поверхности, и сила Архимеда, действующая на погруженную часть тела, станет равна силе тяжести.

Ответ: Тело тонет при $F_т > F_A$ ($ρ_{тела} > ρ_{ж}$); висит в жидкости при $F_т = F_A$ ($ρ_{тела} = ρ_{ж}$); всплывает при $F_т < F_A$ ($ρ_{тела} < ρ_{ж}$).

3. Как определяется объём тела с помощью мензурки?

Объём тела неправильной формы можно определить методом вытеснения жидкости с помощью измерительного цилиндра (мензурки). Для этого необходимо:
1. Налить в мензурку жидкость (например, воду) в таком количестве, чтобы тело могло полностью в неё погрузиться, и измерить этот начальный объём ($V_1$).
2. Полностью погрузить тело в жидкость в мензурке.
3. Измерить новый объём жидкости вместе с погружённым телом ($V_2$).
4. Вычислить объём тела как разность между конечным и начальным объёмами: $V_{тела} = V_2 - V_1$.

Ответ: Объём тела равен разности объёмов жидкости в мензурке после и до погружения в неё тела.

4. Какие силы действуют на погружённое в жидкость тело, изображённое на рисунке? Покажите графически. Вставьте пропущенное значение.

На тело, изображённое на рисунке (которое висит в толще жидкости), действуют две силы:
1. Сила тяжести ($\vec{F_т}$), направленная вертикально вниз.
2. Сила Архимеда ($\vec{F_A}$), направленная вертикально вверх.
Так как тело находится в равновесии (висит), эти силы равны по модулю и противоположны по направлению ($F_т = F_A$). Графически это изображается двумя векторами одинаковой длины, исходящими из центра тела: один направлен вниз, другой — вверх.

Вставьте пропущенное значение:
$1 \text{ см}^3 = 0,000001 \text{ м}^3$ или $10^{-6} \text{ м}^3$.

Ответ: На тело действуют равные по модулю и противоположные по направлению сила тяжести и сила Архимеда. $1 \text{ см}^3 = 10^{-6} \text{ м}^3$.

Сформулируйте цель работы.

Цель работы: Экспериментально выяснить, при каком соотношении между силой тяжести, действующей на тело, и архимедовой силой тело тонет, плавает или всплывает.

Ответ: Цель работы — на опыте проверить условия плавания тел в жидкости.

Вывод:

В ходе лабораторной работы было экспериментально установлено, что поведение тела в жидкости зависит от соотношения действующей на него силы тяжести ($\text{P}$) и выталкивающей силы ($F_A$).
1. Если сила тяжести больше выталкивающей силы ($P > F_A$), то тело тонет.
2. Если сила тяжести равна выталкивающей силе ($P = F_A$), то тело плавает в толще жидкости (висит).
3. Если сила тяжести меньше выталкивающей силы ($P < F_A$), то тело всплывает на поверхность жидкости.

Ответ: Опытным путем подтверждены условия плавания тел: тело тонет, если его вес больше силы Архимеда; висит в жидкости, если его вес равен силе Архимеда; всплывает, если его вес меньше силы Архимеда.