Номер 2, страница 55 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 14. § 16. Скорость. Единицы скорости. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 2, страница 55.

2. Определите скорость движения шарика из фольги в жидкости. Сделайте вывод о характере движения.

Определите скорость движения шарика из фольги в жидкости.

Для определения скорости движения шарика необходимо провести эксперимент, так как для расчета требуются численные данные. Ниже представлен общий метод решения.

Дано:

Для проведения расчетов необходимо измерить следующие величины:
$s$ – путь, пройденный шариком в жидкости, м;
$t$ – время движения шарика на пути $s$, с.

Найти:

$v$ – скорость движения шарика, м/с.

Решение:

1. Для измерения скорости используется высокий прозрачный сосуд с жидкостью, линейка и секундомер.
2. На стенке сосуда отмечают два уровня (две метки) на известном расстоянии $s$ друг от друга. Верхнюю метку следует располагать на некотором расстоянии от поверхности жидкости. Это необходимо для того, чтобы к моменту ее достижения движение шарика стало установившимся (равномерным).
3. Шарик из фольги аккуратно опускают в жидкость по центру сосуда.
4. С помощью секундомера измеряют время $t$, за которое шарик проходит расстояние $s$ между двумя метками.
5. Поскольку движение шарика в жидкости на этом участке можно считать равномерным, его скорость вычисляется по формуле: $v = \frac{s}{t}$
Для получения численного значения необходимо подставить в формулу измеренные в ходе эксперимента величины $s$ и $t$.

Ответ:

Скорость движения шарика определяется по формуле $v = \frac{s}{t}$, где $s$ — это расстояние между двумя метками на сосуде, а $t$ — время прохождения шариком этого расстояния.

Сделайте вывод о характере движения.

Решение:

На шарик, движущийся в жидкости, действуют три основные силы:
1. Сила тяжести ($F_т = mg$), направленная вертикально вниз.
2. Выталкивающая сила или сила Архимеда ($F_А = \rho_{ж}gV$), направленная вертикально вверх (где $\rho_{ж}$ – плотность жидкости, $V$ – объем шарика, $g$ – ускорение свободного падения).
3. Сила сопротивления жидкости ($F_с$), направленная в сторону, противоположную движению. Величина этой силы зависит от скорости шарика.

Рассмотрим случай, когда шарик тонет (его средняя плотность больше плотности жидкости). В момент начала движения его скорость равна нулю, и сила сопротивления также равна нулю. Шарик начинает движение вниз под действием равнодействующей силы тяжести и силы Архимеда, то есть движется с ускорением.

По мере увеличения скорости шарика возрастает и сила сопротивления жидкости $F_с$. В некоторый момент времени наступает равновесие сил: сила тяжести уравновешивается суммой выталкивающей силы и силы сопротивления: $F_т = F_А + F_с$

С этого момента равнодействующая всех сил, приложенных к шарику, становится равной нулю. Согласно первому закону Ньютона, если действие сил скомпенсировано, тело движется равномерно и прямолинейно.

Таким образом, движение шарика состоит из двух фаз: очень короткого начального периода ускоренного движения и последующего длительного равномерного движения с постоянной (установившейся) скоростью. Для большинства практических измерений его можно считать равномерным.

Ответ:

Характер движения шарика из фольги в жидкости — равномерное прямолинейное движение, которое устанавливается после очень короткого начального периода разгона.