Анализируйте, страница 150 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Анализируйте

1. Изменится ли сила Архимеда, действующая на тело, если его переместить на Луну?

2. Действует ли сила Архимеда в вакууме? А в невесомости?

1. Сила Архимеда, или выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, определяется по формуле:

$F_A = \rho_{ср} \cdot g \cdot V_{т}$

где:

• $\rho_{ср}$ – плотность среды (жидкости или газа), в которую погружено тело.
• $g$ – ускорение свободного падения.
• $V_{т}$ – объем погруженной части тела.

При перемещении тела и среды (например, контейнера с водой) с Земли на Луну плотность среды $\rho_{ср}$ и объем погруженного тела $V_{т}$ не изменятся. Однако изменится ускорение свободного падения $g$. На Луне оно примерно в 6 раз меньше, чем на Земле ($g_{Луны} \approx 1,62$ м/с², а $g_{Земли} \approx 9,8$ м/с²).

Поскольку сила Архимеда прямо пропорциональна ускорению свободного падения, то на Луне она уменьшится во столько же раз, во сколько меньше ускорение свободного падения.

Ответ: Да, изменится. Сила Архимеда, действующая на тело, на Луне будет примерно в 6 раз меньше, чем на Земле, так как она прямо пропорциональна ускорению свободного падения.

2. Рассмотрим оба случая, используя ту же формулу силы Архимеда $F_A = \rho_{ср} \cdot g \cdot V_{т}$.

Действие силы Архимеда в вакууме:

Вакуум – это пространство, свободное от вещества. Следовательно, плотность среды в вакууме равна нулю ($\rho_{ср} = 0$). Подставляя это значение в формулу, получаем:

$F_A = 0 \cdot g \cdot V_{т} = 0$

Таким образом, в вакууме сила Архимеда не действует, так как отсутствует среда, которая могла бы оказывать выталкивающее действие.

Действие силы Архимеда в невесомости:

Невесомость – это состояние, при котором ускорение свободного падения равно нулю ($g = 0$). Такое состояние наблюдается, например, на борту космической станции, движущейся по орбите. Подставим $g=0$ в формулу:

$F_A = \rho_{ср} \cdot 0 \cdot V_{т} = 0$

Сила Архимеда возникает из-за разности гидростатического давления на нижнюю и верхнюю поверхности тела, а это давление, в свою очередь, создается силой тяжести, действующей на жидкость или газ ($p = \rho gh$). В невесомости сила тяжести отсутствует, давление во всех точках жидкости одинаково, следовательно, выталкивающая сила не возникает.

Ответ: Сила Архимеда не действует ни в вакууме, ни в невесомости. В вакууме это происходит из-за отсутствия выталкивающей среды (плотность равна нулю), а в невесомости – из-за отсутствия силы тяжести (ускорение свободного падения равно нулю).