Лабораторная работа № 9, страница 91 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 20. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Сила Архимеда. Вариант 2 - страница 91.

Условие.

Лабораторная работа № 9

Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело

■ Тренировочные задания и вопросы

Покажите графически.

1. Какие и в каком направлении действуют силы на тело в 1-м и 2-м случаях?

Ответьте на вопрос.

2. Где легче удерживать тело: в воздухе или в воде? Почему?

Продолжите предложение.

3. Формула для расчёта:

архимедовой силы __________

веса тела __________

4. Формула для нахождения архимедовой силы, если известен вес тела в воздухе — $P_1$ и в воде — $P_{ж1}$.

$F_A= \text{\_\_\_\_ }$

5. Вес тела в воздухе $P_1$ = 120 Н.

Вес тела в воде $P_{ж1}$ = 100 Н.

Архимедова сила $F_A= \text{\_\_\_\_ }Н.$

Ваше исследование будет заключаться в определении выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело. Какую цель работы вы себе поставите?

Цель работы: _____.

Подчеркните, какое оборудование вам потребуются для достижения цели работы.

Оборудование: линейка, динамометр, мензурка, весы, набор гирь, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объёма, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде, секундомер, барометр.

■ Порядок выполнения работы

1) Закрепите динамометр на штативе и подвесьте к нему на нити тело. Отметьте и запишите показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе ($V_1$ — объём первого тела).

$P_1= \text{\_\_\_\_ }Н$

2) Подставьте стакан с водой и опускайте муфту с лапкой и динамометром, пока всё тело не окажется под водой. Отметьте и запишите показания динамометра. Это будет вес тела в воде.

$P_{в1}= \text{\_\_\_\_ }Н$

3) По полученным данным вычислите выталкивающую силу $F_{в1}$, действующую на первое тело в воде.

$F_{В1} = P_1 - P_{в1}$

$F_{в1}= \text{\_\_\_\_ }Н$

4) Повторите опыт (см. указания 2–3), погрузив первое тело в стакан с насыщенным раствором соли. Определите выталкивающую силу $F_{ж1}$, действующую на первое тело в данном случае.

$F_{ж1} = P_1 - P_{ж1}$

$F_{ж1} = \text{\_\_\_\_ }Н$

5) Подвесьте к динамометру тело другого объёма ($V_2$ — объём второго тела) и определите указанным способом выталкивающую силу ($F_{в2}$), действующую на него в воде, и выталкивающую силу ($F_{ж2}$), действующую на него в насыщенном растворе соли.

6) Результаты запишите в таблицу:

Тело	Вес тела в воздухе $\text{P}$, Н	Вес тела в воде $P_в$, Н	Вес тела в насыщенном растворе соли $P_ж$, Н	Выталкивающая сила $\text{F}$, Н
Первое
Второе

Вывод: _____

Решение.

1. Какие и в каком направлении действуют силы на тело в 1-м и 2-м случаях? Покажите графически.

В 1-м случае (тело висит в воздухе на нити) на тело действуют две основные силы: - Сила тяжести ($F_т$), направленная вертикально вниз к центру Земли. - Сила натяжения нити ($T_1$), направленная вертикально вверх вдоль нити. В состоянии равновесия эти силы равны по модулю и противоположны по направлению: $T_1 = F_т$. Выталкивающей силой воздуха обычно пренебрегают из-за её малой величины.

Во 2-м случае (тело погружено в воду) на него действуют три силы: - Сила тяжести ($F_т$), направленная вертикально вниз. - Сила натяжения нити ($T_2$), направленная вертикально вверх. - Выталкивающая сила (сила Архимеда, $F_А$), также направленная вертикально вверх. В состоянии равновесия сила тяжести уравновешивается суммой силы натяжения и выталкивающей силы: $F_т = T_2 + F_А$.

Графически силы изображаются в виде векторов, приложенных к центру масс тела. В первом случае векторы $F_т$ и $T_1$ равны по длине и противоположны по направлению. Во втором случае вектор $F_т$ (направленный вниз) равен по длине сумме длин векторов $T_2$ и $F_А$ (оба направлены вверх). При этом вектор $T_2$ короче вектора $T_1$.

Ответ: В 1-м случае действуют сила тяжести (вниз) и сила натяжения нити (вверх). Во 2-м случае к этим двум силам добавляется выталкивающая (архимедова) сила, направленная вверх.

2. Где легче удерживать тело: в воздухе или в воде? Почему?

Тело легче удерживать в воде. Причина в том, что в любой жидкости (в данном случае, в воде) на погруженное тело действует выталкивающая сила, или сила Архимеда. Эта сила направлена вертикально вверх и противодействует силе тяжести, тем самым уменьшая вес тела. Сила, которую необходимо приложить, чтобы удержать тело (например, сила натяжения нити, измеряемая динамометром), в воде будет меньше, чем в воздухе, на величину этой выталкивающей силы.

Ответ: Легче удерживать тело в воде, так как в воде на него действует выталкивающая сила, направленная вверх и уменьшающая его вес.

3. Продолжите предложение. Формула для расчёта:

архимедовой силы $F_A = \rho_{ж} g V_{т}$, где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $V_{т}$ — объем погруженной в жидкость части тела.

веса тела $P = mg$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Ответ: архимедовой силы $F_A = \rho_{ж} g V_{т}$; веса тела $P = mg$.

4. Формула для нахождения архимедовой силы, если известен вес тела в воздухе — $P_1$ и в воде — $P_{ж1}$.

Вес тела в воздухе $P_1$ — это показание динамометра, равное силе тяжести $\text{mg}$. Вес тела в воде $P_{ж1}$ — это показание динамометра, когда тело погружено в воду. Разница между этими значениями и будет равна выталкивающей силе, так как $P_{ж1} = P_1 - F_A$. Отсюда формула для архимедовой силы:

$F_A = P_1 - P_{ж1}$

Ответ: $F_A = P_1 - P_{ж1}$.

5. Вес тела в воздухе $P_1 = 120$ Н. Вес тела в воде $P_{ж1} = 100$ Н. Архимедова сила $F_A$ = _____ Н.

Дано:

Вес тела в воздухе $P_1 = 120$ Н

Вес тела в воде $P_{ж1} = 100$ Н

Все данные приведены в системе СИ.

Найти:

Архимедова сила $F_A$

Решение:

Используем формулу для расчёта архимедовой силы через разность веса тела в воздухе и в жидкости:

$F_A = P_1 - P_{ж1}$

Подставляем заданные значения:

$F_A = 120 \text{ Н} - 100 \text{ Н} = 20 \text{ Н}$

Ответ: $\text{20}$ Н.

Цель работы:

Экспериментально определить выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость, и исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела и плотности жидкости.

Ответ: Экспериментально определить выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость, и исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела и плотности жидкости.

Подчеркните, какое оборудование вам потребуются для достижения цели работы.

Согласно порядку выполнения работы, для определения выталкивающей силы и исследования её зависимости от объёма тела и плотности жидкости необходимо выбрать следующее оборудование: динамометр (для измерения веса), штатив с муфтой и лапкой (для закрепления динамометра), два тела разного объёма (для исследования зависимости от объёма), стаканы с водой и насыщенным раствором соли (для исследования зависимости от плотности жидкости).

Ответ: Динамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объёма, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.