Номер 3, страница 54 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-46. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Вариант 1 - номер 3, страница 54.

Условие.

3. Почему собака породы водолаз легко вытаскивает тонущего человека из воды, но, дотащив его до берега, не может даже сдвинуть с места?

Решение.

Это явление объясняется действием выталкивающей силы (силы Архимеда), которая значительно уменьшает вес человека в воде, но не действует на суше.

1. В воде:

Когда человек находится в воде, на его тело действует выталкивающая сила Архимеда ($F_A$), направленная вертикально вверх. Плотность человеческого тела близка к плотности воды, поэтому эта сила почти полностью компенсирует силу тяжести ($F_т = mg$), действующую на человека. В результате вес человека в воде (его кажущийся вес) становится очень малым: $P_{в\;воде} = F_т - F_A \approx 0$. Собаке нужно прилагать усилие в основном для преодоления сопротивления воды, а не для поддержания веса человека. Поэтому она может легко тащить тонущего по воде.

2. На берегу:

Как только человека вытаскивают из воды на берег, выталкивающая сила Архимеда перестает действовать. Теперь собаке необходимо преодолеть полную силу тяжести человека ($F_т = mg$). Кроме того, возникает большая сила трения скольжения ($F_{тр}$) между телом человека и поверхностью берега (песком, землей). Сила трения пропорциональна весу тела: $F_{тр} = \mu \cdot mg$, где $\mu$ – коэффициент трения. Суммарная сила, которую нужно приложить собаке, чтобы сдвинуть человека на суше, во много раз превышает ту, что требовалась в воде, и оказывается больше физических возможностей животного.

Ответ: В воде на человека действует выталкивающая сила Архимеда, которая почти полностью компенсирует его вес. Поэтому собаке легко тащить почти невесомое тело. На суше выталкивающая сила отсутствует, и собаке приходится преодолевать полный вес человека и значительную силу трения о землю, что для неё непосильно.