Номер 496, страница 68 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Архимедова сила. Плавание тел. Плавание судов. Воздухоплавание - номер 496, страница 68.

Условие.

496. Сравните выталкивающие силы, действующие на человека, находящегося в воде в разных положениях (рис. 79).

Рис. 79

Решение.

Решение

Выталкивающая сила, или сила Архимеда, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, определяется по формуле:

$F_A = \rho_ж \cdot g \cdot V_{пчт}$

где $\rho_ж$ — плотность жидкости (в данном случае воды), $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $V_{пчт}$ — объем погруженной в жидкость части тела.

Рассмотрим два случая, изображенных на рисунке.

1. В первом случае (верхний рисунок) человек плывет на поверхности воды. Его тело погружено в воду не полностью, часть тела находится над водой. Обозначим объем погруженной части тела как $V_1$. Этот объем меньше полного объема тела человека $V_{тела}$.

2. Во втором случае (нижний рисунок) человек нырнул и полностью находится под водой. В этом положении объем погруженной части тела $V_2$ равен полному объему тела человека: $V_2 = V_{тела}$.

Сравнивая объемы погруженных частей тела в обоих случаях, мы видим, что $V_1 < V_2$, поскольку неполностью погруженное тело вытесняет меньший объем воды, чем полностью погруженное.

Так как выталкивающая сила прямо пропорциональна объему погруженной части тела, а плотность воды и ускорение свободного падения в обоих случаях одинаковы, то можно сделать вывод о соотношении выталкивающих сил.

Сила в первом случае: $F_{A1} = \rho_ж \cdot g \cdot V_1$

Сила во втором случае: $F_{A2} = \rho_ж \cdot g \cdot V_2$

Поскольку $V_1 < V_2$, то и $F_{A1} < F_{A2}$.

Таким образом, выталкивающая сила, действующая на человека, когда он полностью находится под водой, больше, чем когда он плавает на поверхности.

Ответ: Выталкивающая сила, действующая на человека, полностью погруженного в воду (нижний рисунок), больше выталкивающей силы, действующей на человека, плавающего на поверхности (верхний рисунок).