Номер 553, страница 75 - 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 553, страница 75.

Условие.

553. Груз, подвешенный к динамометру и опущенный в стакан с водой до полного погружения, с постоянной скоростью вытаскивают из воды (рис. 88). Как по мере выхода груза из воды изменяются выталкивающая сила, действующая на груз со стороны воды, и сила давления воды на дно сосуда?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Рис. 88

Выталкивающая сила, действующая на груз со стороны воды	Сила давления воды на дно сосуда

Решение.

Решение

Выталкивающая сила, действующая на груз со стороны воды
Выталкивающая сила (или сила Архимеда) определяется по формуле $F_A = \rho_ж g V_п$, где $\rho_ж$ — плотность жидкости (в данном случае воды), $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $V_п$ — объем погруженной в жидкость части тела.
Согласно условию задачи, груз постепенно вытаскивают из воды. Это означает, что объем его погруженной части ($V_п$) со временем уменьшается. Поскольку величины $\rho_ж$ и $\text{g}$ постоянны, уменьшение объема $V_п$ приводит к пропорциональному уменьшению выталкивающей силы $F_A$. Таким образом, выталкивающая сила уменьшается.

Ответ: 2.

Сила давления воды на дно сосуда
Сила давления жидкости на дно сосуда равна $F_д = P \cdot S$, где $\text{P}$ — гидростатическое давление на дно, а $\text{S}$ — площадь дна сосуда. Давление, в свою очередь, определяется высотой столба жидкости $\text{h}$: $P = \rho_ж g h$. Следовательно, сила давления $F_д = \rho_ж g h S$.
Когда тело погружено в воду, оно вытесняет объем жидкости, равный объему его погруженной части $V_п$. Это приводит к подъему уровня воды в сосуде. По мере того как груз вытаскивают из воды, его погруженный объем $V_п$ уменьшается. Вследствие этого уменьшается и объем вытесненной воды, что приводит к понижению общего уровня воды $\text{h}$ в сосуде.
Поскольку площадь дна $\text{S}$, плотность воды $\rho_ж$ и ускорение свободного падения $\text{g}$ — постоянные величины, а уровень воды $\text{h}$ уменьшается, то и сила давления на дно сосуда $F_д$ также уменьшается.

Ответ: 2.

Итоговая таблица:

Выталкивающая сила, действующая на груз со стороны воды	Сила давления воды на дно сосуда
2	2