Номер 2, страница 56 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-48. Плавание тел. Вариант 2 - номер 2, страница 56.

Условие.

2. В стакане, наполненном водой, на дне лежит картофелина. Как следует изменить состав воды, чтобы картофелина всплыла на поверхность?

Решение.

Решение

Условие плавания тел гласит, что тело плавает в жидкости, если действующая на него выталкивающая сила (сила Архимеда) равна или больше силы тяжести. Если сила тяжести больше выталкивающей силы, тело тонет.

В начальный момент картофелина лежит на дне, это означает, что сила тяжести $F_т$, действующая на нее, больше, чем выталкивающая сила $F_A$, создаваемая водой.

$F_т > F_A$

Сила тяжести определяется по формуле $F_т = m_к g = \rho_к V_к g$, где $\rho_к$ — средняя плотность картофелины, а $V_к$ — её объём.

Выталкивающая сила (сила Архимеда) определяется по формуле $F_A = \rho_в g V_к$, где $\rho_в$ — плотность воды.

Из условия, что картофелина тонет, следует: $\rho_к V_к g > \rho_в g V_к$, что эквивалентно $\rho_к > \rho_в$. То есть, средняя плотность картофелины больше плотности пресной воды.

Чтобы картофелина всплыла, необходимо создать условие, при котором выталкивающая сила станет как минимум равна силе тяжести: $F_A \ge F_т$. Поскольку массу и объем картофелины изменить нельзя, единственным способом увеличить выталкивающую силу является увеличение плотности жидкости.

Плотность воды можно увеличить, растворив в ней какое-либо вещество. Самый простой и доступный способ — растворить в воде поваренную соль (NaCl). При растворении соли в воде общая масса раствора увеличивается значительно, а объем — незначительно, что приводит к увеличению плотности раствора.

Таким образом, нужно добавлять в воду соль и размешивать до полного растворения. Когда плотность полученного солевого раствора ($\rho_{р-ра}$) станет равной или большей средней плотности картофелины ($\rho_{р-ра} \ge \rho_к$), выталкивающая сила сравняется с силой тяжести или превысит её, и картофелина всплывет на поверхность.

Ответ: Необходимо увеличить плотность воды, растворив в ней достаточное количество соли. Когда плотность солевого раствора превысит среднюю плотность картофелины, она всплывет.