Номер 2, страница 111 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 50. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело - номер 2, страница 111.

Решение.

Равновесие весов не изменится.

Решение

В начальном состоянии на одной из чашек весов находятся стакан с водой и деревянный брусок. Общая масса на этой чашке складывается из массы стакана ($m_{ст}$), массы воды ($m_{в}$) и массы бруска ($m_{б}$). Сила, действующая на чашку весов, равна суммарному весу этих трёх объектов:

$P_1 = (m_{ст} + m_{в} + m_{б}) \cdot g$, где $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

В конечном состоянии брусок перемещают в стакан с водой. Поскольку плотность дерева меньше плотности воды, брусок плавает на её поверхности. Вся система (стакан + вода + брусок) по-прежнему находится на той же чашке весов. Общая масса объектов на чашке весов не изменилась, так как ни один из них не был убран или добавлен. Мы просто изменили их взаимное расположение.

Рассмотрим действующие силы в конечном состоянии. На плавающий брусок действуют две силы: сила тяжести $P_б = m_б \cdot g$ (направлена вниз) и выталкивающая сила Архимеда $F_А$ (направлена вверх). Так как брусок находится в равновесии (плавает), эти силы равны по величине:

$F_А = P_б = m_б \cdot g$

Согласно третьему закону Ньютона, если вода действует на брусок с выталкивающей силой $F_А$, то и брусок давит на воду с силой, равной по модулю $F_А$ и направленной вниз. Таким образом, брусок передает свой вес воде.

Общая сила, с которой вся система давит на чашку весов, складывается из веса стакана, веса воды и силы давления бруска на воду (которая, как мы выяснили, равна весу бруска):

$P_2 = P_{ст} + P_{в} + F_А = m_{ст}g + m_{в}g + m_{б}g = (m_{ст} + m_{в} + m_{б}) \cdot g$

Как видно, сила, действующая на чашку весов, в обоих случаях одинакова: $P_1 = P_2$. Следовательно, равновесие весов не нарушится.

Ответ: Равновесие весов не изменилось.