Номер 470, страница 58 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. 21. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Архимедова сила. Закон Архимеда. Плавание тел. Воздухоплавание - номер 470, страница 58.

Решение.

Решение

Когда судно плавает на поверхности воды, на него действуют две основные силы: сила тяжести $F_т$, направленная вертикально вниз, и выталкивающая (архимедова) сила $F_А$, направленная вертикально вверх. Условие плавания тела заключается в равенстве этих сил: $F_т = F_А$.

Сила тяжести пропорциональна массе судна: $F_т = m \cdot g$, где $\text{m}$ – масса судна, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Выталкивающая сила, согласно закону Архимеда, равна весу воды, вытесненной погруженной частью судна: $F_А = \rho_{воды} \cdot g \cdot V_{погр}$, где $\rho_{воды}$ – плотность воды, а $V_{погр}$ – объем погруженной части судна.

При загрузке судна его общая масса $\text{m}$ увеличивается. Следовательно, увеличивается и действующая на него сила тяжести $F_т$. Чтобы судно продолжало плавать и не утонуло, выталкивающая сила $F_А$ также должна увеличиться, чтобы скомпенсировать возросшую силу тяжести.

Поскольку плотность воды $\rho_{воды}$ и ускорение свободного падения $\text{g}$ являются постоянными величинами, увеличение выталкивающей силы $F_А$ может произойти только за счет увеличения объема погруженной части судна $V_{погр}$.

Увеличение объема погруженной части означает, что судно глубже садится в воду. Ватерлиния – это линия, по которой поверхность воды пересекает корпус судна. Когда судно погружается глубже, эта линия поднимается выше по его борту. Таким образом, осадка судна увеличивается.

Ответ: При загрузке судна его масса увеличивается, что приводит к увеличению его осадки (глубины погружения). В результате ватерлиния поднимается выше по корпусу судна.