Номер 27.13, страница 95 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 27. Закон Архимеда. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 27.13, страница 95.

27.13 [н] Плоская бетонная плита лежит горизонтально на илистом дне водоёма. Действует ли на плиту архимедова сила? Какие силы действуют на плиту и как они направлены?

Действует ли на плиту архимедова сила?

Архимедова (выталкивающая) сила возникает из-за разности давлений жидкости на нижнюю и верхнюю поверхности погруженного в неё тела. Давление в жидкости увеличивается с глубиной, поэтому сила давления на нижнюю поверхность тела больше, чем на верхнюю. Эта разность сил и создает выталкивающую силу, направленную вверх.

В условии задачи плита лежит на илистом дне. Если предположить, что плита прилегает ко дну плотно и вода не может проникнуть в зазор между плитой и дном, то на нижнюю поверхность плиты вода давить не будет. В то же время на верхнюю поверхность плиты давит столб воды, создавая силу, направленную вертикально вниз.

Таким образом, отсутствует главный компонент, создающий выталкивающую силу — давление жидкости на нижнюю поверхность. Следовательно, в этом случае архимедова сила на плиту не действует.

Ответ: Нет, на плиту не действует архимедова сила, так как из-за плотного прилегания ко дну под плитой нет воды, которая могла бы создавать давление, направленное вверх.

Какие силы действуют на плиту и как они направлены?

На плиту, находящуюся в равновесии на дне водоёма, действуют следующие силы:

1. Сила тяжести ($F_т$). Она приложена к центру масс плиты и направлена вертикально вниз.

2. Сила давления воды ($F_{давл}$). Она действует на верхнюю грань плиты и направлена вертикально вниз. Её модуль равен произведению гидростатического давления воды на глубине нахождения плиты на площадь её верхней грани.

3. Сила нормальной реакции опоры ($N$). Она действует со стороны дна на нижнюю грань плиты и направлена вертикально вверх, перпендикулярно поверхности дна.

Поскольку плита находится в покое, эти силы уравновешивают друг друга. Сила реакции опоры, направленная вверх, по модулю равна сумме сил, направленных вниз: $N = F_т + F_{давл}$.

Ответ: На плиту действуют три силы: сила тяжести (направлена вниз), сила давления воды на верхнюю поверхность (направлена вниз) и сила нормальной реакции опоры со стороны дна (направлена вверх).