Номер 1, страница 154 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

1. Сформулируйте условия плавания тел.

Поведение тела, погруженного в жидкость или газ, определяется соотношением между силой тяжести $F_т$, действующей на тело, и выталкивающей силой (силой Архимеда) $F_A$, действующей на него со стороны жидкости или газа. Сила тяжести $F_т = \rho_т V_т g$ направлена вниз, а выталкивающая сила $F_A = \rho_ж g V_п$ направлена вверх, где $\rho_т$ и $\rho_ж$ – плотности тела и жидкости соответственно, $V_т$ – объём тела, $V_п$ – объём погруженной части тела, $g$ – ускорение свободного падения. Существует три основных условия:

1. Тело тонет

Если сила тяжести, действующая на тело, больше максимальной выталкивающей силы, которая возникает при полном погружении тела в жидкость ($V_п = V_т$), то тело будет опускаться на дно. Это происходит, когда средняя плотность тела больше плотности жидкости.

Математически это условие выражается как:

$F_т > F_A$

$\rho_т V_т g > \rho_ж V_т g$

$\rho_т > \rho_ж$

Ответ: Тело тонет, если его средняя плотность больше плотности жидкости ($\rho_т > \rho_ж$).

2. Тело всплывает и плавает на поверхности

Если сила тяжести, действующая на тело, меньше максимальной выталкивающей силы, то тело будет подниматься к поверхности. Достигнув поверхности, тело будет плавать, погрузившись лишь частично. Глубина погружения будет такова, что выталкивающая сила, действующая на погруженную часть тела ($V_п$), уравновесит силу тяжести. Это происходит, когда средняя плотность тела меньше плотности жидкости.

Условие всплытия:

$F_т < F_A$ (при полном погружении), что эквивалентно $\rho_т < \rho_ж$.

Условие равновесия при плавании на поверхности:

$F_т = F_A$ (для погруженной части), что эквивалентно $\rho_т V_т g = \rho_ж V_п g$.

Ответ: Тело всплывает и плавает на поверхности, если его средняя плотность меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$).

3. Тело плавает внутри жидкости

Если сила тяжести, действующая на тело, в точности равна выталкивающей силе на полностью погруженное тело, то тело будет находиться в состоянии безразличного равновесия. Оно может оставаться на любой глубине, на которую его поместили, не всплывая и не утопая. Это происходит, когда средняя плотность тела равна плотности жидкости.

Математически это условие выражается как:

$F_т = F_A$

$\rho_т V_т g = \rho_ж V_т g$

$\rho_т = \rho_ж$

Ответ: Тело плавает внутри жидкости, если его средняя плотность равна плотности жидкости ($\rho_т = \rho_ж$).