Номер 1, страница 69 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Сравните результаты опыта и запишите их.

В ходе первого опыта мы наблюдаем, что стальной цилиндр погружается в песок глубже, чем алюминиевый. Это объясняется зависимостью давления от силы. Давление $\text{p}$ вычисляется по формуле $p = \frac{F}{S}$, где $\text{F}$ — это сила, действующая перпендикулярно поверхности, а $\text{S}$ — площадь этой поверхности. В нашем случае сила $\text{F}$ — это вес цилиндра, который равен $F = mg$. Поскольку цилиндры имеют одинаковые размеры, их площади основания $\text{S}$ равны. Однако плотность стали ($\rho_{ст} \approx 7850 \text{ кг/м}^3$) значительно выше плотности алюминия ($\rho_{ал} \approx 2700 \text{ кг/м}^3$). Так как масса $m = \rho V$ (где $\text{V}$ - объем), то масса стального цилиндра больше массы алюминиевого. Следовательно, сила тяжести (вес) стального цилиндра $F_{ст}$ больше, чем у алюминиевого $F_{ал}$. При одинаковой площади опоры $\text{S}$, большее давление оказывает тот цилиндр, чей вес больше. Поэтому стальной цилиндр, создавая большее давление ($p_{ст} > p_{ал}$), погружается глубже.

Ответ: Стальной цилиндр погрузился в песок глубже, чем алюминиевый. Это происходит потому, что при одинаковой площади опоры стальной цилиндр оказывает большее давление из-за своей большей массы и, соответственно, большей силы тяжести.

Сравните результаты второго опыта с первым.

Во второй части опыта стальной цилиндр, поставленный на основание, погружается в песок глубже, чем тот же цилиндр, положенный на бок. В обоих случаях действующая сила $\text{F}$ (вес цилиндра) одинакова. Однако площади опоры, на которые эта сила распределяется, различны. Площадь основания $S_1$ (круг) значительно меньше, чем площадь боковой поверхности $S_2$ (прямоугольник), на которую опирается цилиндр, когда лежит. Согласно формуле давления $p = \frac{F}{S}$, давление обратно пропорционально площади опоры. Следовательно, когда цилиндр стоит на меньшей площади (основании), он создает большее давление ($p_1 = \frac{F}{S_1}$). Когда он лежит на большей площади (боковой поверхности), он создает меньшее давление ($p_2 = \frac{F}{S_2}$). Так как $S_1 < S_2$, то $p_1 > p_2$. Большее давление приводит к более глубокому погружению в песок.

Ответ: Стальной цилиндр, стоящий на основании, оставляет более глубокий след, чем тот же цилиндр, лежащий на боку. Это показывает, что при одной и той же действующей силе давление тем больше, чем меньше площадь опоры.

Сделайте вывод из опыта.

Проведенный опыт демонстрирует два ключевых фактора, от которых зависит давление твердого тела на опору.

1. Первый этап опыта (сравнение стального и алюминиевого цилиндров) показывает, что при постоянной площади опоры давление прямо пропорционально действующей силе. Чем больше сила, тем больше давление.

2. Второй этап опыта (сравнение разных положений стального цилиндра) показывает, что при постоянной действующей силе давление обратно пропорционально площади опоры. Чем больше площадь, тем меньше давление.

Объединив эти наблюдения, можно сформулировать общий вывод.

Ответ: Давление, производимое твердым телом на опору, прямо пропорционально модулю силы, действующей перпендикулярно этой опоре, и обратно пропорционально площади опоры.