Экспериментируйте, страница 149 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Экспериментируйте

1. Придумайте и проделайте опыт, доказывающий существование архимедовой силы.

2. Придумайте и поставьте опыт, позволяющий измерить архимедову силу.

1. Придумайте и проделайте опыт, доказывающий существование архимедовой силы.

Чтобы доказать существование архимедовой (выталкивающей) силы, можно провести простой, но наглядный опыт.

Необходимое оборудование: небольшой тяжелый предмет (например, камень, металлическая гайка или картофелина), прочная нить, сосуд с водой (например, стакан или банка).

Ход опыта:

1. Привяжите нить к предмету.

2. Возьмите предмет за нить и подержите его в воздухе. Вы почувствуете его вес — силу, с которой он тянет нить вниз. Запомните это ощущение.

3. Не выпуская нить, медленно опустите предмет в сосуд с водой так, чтобы он полностью погрузился, но не касался дна.

Наблюдение и вывод:

В момент, когда предмет погружается в воду, вы почувствуете, что он стал как будто легче. Нить натянется слабее. Это уменьшение веса происходит потому, что на тело, погруженное в жидкость, со стороны этой жидкости начинает действовать сила, направленная вертикально вверх. Эта сила и есть архимедова сила. Она "помогает" вам удерживать предмет, противодействуя силе тяжести.

Ответ: Опыт, в котором предмет, подвешенный на нити, опускается в воду и при этом ощущается уменьшение его веса, доказывает существование выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на тело в жидкости.

2. Придумайте и поставьте опыт, позволяющий измерить архимедову силу.

Чтобы измерить архимедову силу, можно использовать динамометр — прибор для измерения силы. Опыт основан на том, что архимедова сила равна разности веса тела в воздухе и его веса в жидкости.

Необходимое оборудование: динамометр, тело (например, цилиндр или груз, который тонет в воде), сосуд с водой (достаточного размера, чтобы тело полностью в него погрузилось).

Дано:

Для примера возьмем показания динамометра, полученные в ходе опыта.

Вес тела в воздухе: $P_{воздух} = 5 \, Н$

Вес тела в воде: $P_{вода} = 3 \, Н$

(Все данные в системе СИ)

Найти:

Архимедову силу $F_A$.

Решение:

1. Подвесим тело к крючку динамометра. Зафиксируем показание прибора. Это будет вес тела в воздухе ($P_{воздух}$).

2. Не снимая тело с динамометра, полностью погрузим его в сосуд с водой. Тело не должно касаться дна или стенок сосуда.

3. Зафиксируем новое показание динамометра. Это будет вес тела в воде ($P_{вода}$). Показание уменьшится, так как на тело начала действовать выталкивающая сила Архимеда.

4. Архимедова сила, действующая на тело, равна разности его веса в воздухе и веса в воде.

Формула для расчета: $F_A = P_{воздух} - P_{вода}$

Подставим наши примерные значения: $F_A = 5 \, Н - 3 \, Н = 2 \, Н$

Таким образом, архимедова сила, действующая на тело, равна 2 Н.

Существует и другой способ, основанный на законе Архимеда: выталкивающая сила равна весу жидкости, вытесненной телом. Для этого понадобится отливной стакан (сосуд с боковым отводом) и мензурка. Нужно измерить объем вытесненной жидкости $V$, а затем рассчитать ее вес по формуле $P_{жидкости} = \rho_{жидкости} \cdot g \cdot V$. Этот вес и будет равен архимедовой силе $F_A$.

Ответ: Архимедову силу можно измерить, найдя разность показаний динамометра при взвешивании тела в воздухе и в жидкости ($F_A = P_{воздух} - P_{вода}$). В нашем примере она равна 2 Н.