Работа в классе, страница 107 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Опустите кусок пластилина в сосуд с водой. Что произошло?

Кусок пластилина утонул, опустившись на дно сосуда. Это происходит потому, что плотность пластилина (около $1500 \text{ кг/м}^3$) больше плотности воды ($\approx 1000 \text{ кг/м}^3$). Сила тяжести, действующая на кусок пластилина, $F_{тяж} = \rho_{пл} g V_{пл}$, оказывается больше выталкивающей (архимедовой) силы, $F_A = \rho_{воды} g V_{пл}$, где $V_{пл}$ - объём куска пластилина.

Ответ: Кусок пластилина утонул.

Выньте пластилин из воды. Сделайте из пластилина лодку. Опустите лодку в сосуд с водой. Что произошло?

Лодка, сделанная из того же куска пластилина, плавает на поверхности воды.

Ответ: Лодка из пластилина плавает.

Объясните наблюдаемое явление.

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной жидкости. Кусок пластилина компактен, его объём мал, и вес вытесненной им воды меньше его собственного веса, поэтому он тонет. Когда из пластилина делают лодку, её общий объём (включая воздушную полость внутри) значительно увеличивается. Лодка погружается в воду лишь частично, до тех пор, пока вес вытесненной ею воды не станет равным её собственному весу. Условие плавания тела: $F_A \ge F_{тяж}$. Для плавающей лодки $F_A = F_{тяж}$, то есть $\rho_{воды} g V_{погруж} = m_{лодки} g$. Благодаря своей форме лодка имеет большой объём погружаемой части $V_{погруж}$ и может вытеснить достаточное количество воды, чтобы плавать, даже будучи сделанной из материала плотнее воды.

Ответ: Плавучесть зависит не только от материала, но и от формы тела. Лодка, благодаря своей форме, вытесняет объём воды, вес которого равен весу пластилина, и поэтому плавает.

Нагрузите лодку. Что произошло?

При добавлении в лодку груза (болтов или гаек) её общий вес увеличивается. Чтобы оставаться на плаву, лодка должна вытеснить больший объём воды для увеличения выталкивающей силы. В результате лодка погружается глубже в воду. Если груз будет слишком велик, лодка погрузится настолько, что вода начнёт заливаться через её края, и она утонет.

Ответ: Лодка погрузилась глубже в воду.

Сделайте вывод из опыта.

На основе проделанного опыта можно сделать следующие выводы:

1. Плавание тела в жидкости зависит не только от плотности материала, из которого оно сделано, но и от его формы. Тело, изготовленное из материала с плотностью большей, чем у жидкости, может плавать, если его форма позволяет вытеснять достаточный объём жидкости.

2. Глубина погружения плавающего тела зависит от его веса. При увеличении веса (нагрузки) тело погружается глубже, чтобы увеличить выталкивающую силу до равновесия с новой, большей силой тяжести.

Ответ: Плавучесть тела определяется соотношением силы тяжести и выталкивающей силы, а выталкивающая сила, в свою очередь, зависит от объёма погружённой части тела. Изменяя форму и вес тела, можно управлять его плавучестью.