Номер 27.11, страница 95 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 27. Закон Архимеда. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 27.11, страница 95.

27.11 [н] В кабине космического корабля тела находятся в воздухе. Действует ли на них архимедова сила? Ответ обоснуйте.

Решение

Архимедова сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, определяется как вес вытесненной телом жидкости или газа. Формула для расчета архимедовой силы имеет вид:

$F_A = \rho_{ср} \cdot g \cdot V_{т}$

где $\rho_{ср}$ — это плотность среды (в данном случае воздуха), $V_{т}$ — объем погруженной части тела, а $g$ — ускорение свободного падения.

Причиной возникновения этой силы является разность гидростатического давления на разных глубинах. Давление в нижней части тела оказывается больше, чем в верхней, из-за веса столба жидкости или газа.

В кабине космического корабля, который движется по орбите, наблюдается состояние невесомости. Это означает, что и сам корабль, и все находящиеся в нем объекты (включая воздух) находятся в состоянии непрерывного свободного падения. В таких условиях ускорение свободного падения $g$ эффективно равно нулю ($g \approx 0$).

Если подставить это значение в формулу для архимедовой силы, то получим:

$F_A = \rho_{возд} \cdot 0 \cdot V_{т} = 0$

Поскольку в невесомости воздух, как и все остальные тела, не имеет веса, он не может оказывать выталкивающее действие. Давление воздуха во всех точках кабины становится одинаковым, и разность давлений, порождающая архимедову силу, исчезает.

Ответ: Нет, на тела в кабине космического корабля, находящегося в состоянии невесомости, архимедова сила не действует. Это связано с тем, что в условиях невесомости (свободного падения) ускорение свободного падения $g$ фактически равно нулю, а значит, и сила Архимеда, прямо пропорциональная $g$, также равна нулю.