Номер 2, страница 158 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 46. Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 2, страница 158.

2. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость?

Объясните причину возникновения выталкивающей силы.

Выталкивающая сила, также известная как сила Архимеда, возникает потому, что давление в жидкости или газе увеличивается с глубиной. Когда тело погружается в жидкость, на разные его части действует разное давление. На нижнюю поверхность тела, находящуюся на большей глубине, действует большее давление, чем на верхнюю. Это создает силу, направленную снизу вверх, которая больше силы, направленной сверху вниз. Силы, действующие на боковые поверхности тела, взаимно уравновешиваются (для тел симметричной формы). В результате разницы сил давления на нижнюю и верхнюю грани возникает результирующая сила, направленная вертикально вверх и стремящаяся вытолкнуть тело из жидкости.

Ответ: Выталкивающая сила возникает из-за разности гидростатического давления на разных глубинах. Давление на нижнюю часть погруженного тела больше, чем на верхнюю, что и создает выталкивающий эффект.

2. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость?

Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу жидкости или газа в объеме, вытесненном телом. Эта сила ($F_A$) рассчитывается по следующей формуле:

$F_A = \rho_ж \cdot g \cdot V_п$

где:
$F_A$ – выталкивающая сила (сила Архимеда), измеряется в Ньютонах (Н);
$\rho_ж$ – плотность жидкости или газа, в которую погружено тело, измеряется в кг/м³;
$g$ – ускорение свободного падения (примерно $9,8$ м/с²);
$V_п$ – объем погруженной части тела (или объем вытесненной жидкости), измеряется в м³.

Ответ: Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна весу жидкости в объеме погруженной части тела. Она вычисляется по формуле $F_A = \rho_ж g V_п$.

3. Объясните, почему одни тела в жидкости тонут, а другие плавают.

Поведение тела в жидкости зависит от соотношения двух сил: силы тяжести ($F_т$), направленной вниз, и выталкивающей силы ($F_A$), направленной вверх. Сила тяжести зависит от массы и, следовательно, от средней плотности тела ($\rho_т$), а выталкивающая сила — от плотности жидкости ($\rho_ж$) и объема погруженной части тела.

Возможны три случая для тела, полностью погруженного в жидкость:
1. Тело тонет, если сила тяжести больше выталкивающей силы ($F_т > F_A$). Это происходит, когда средняя плотность тела больше плотности жидкости ($\rho_т > \rho_ж$).
2. Тело всплывает, если сила тяжести меньше выталкивающей силы ($F_т < F_A$). Тело будет подниматься до тех пор, пока не начнет плавать на поверхности. В состоянии плавания выталкивающая сила, действующая на погруженную часть тела, уравновесит силу тяжести. Это условие выполняется, когда средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($\rho_т < \rho_ж$).
3. Тело плавает внутри жидкости, если сила тяжести равна выталкивающей силе ($F_т = F_A$). В этом случае тело находится в состоянии безразличного равновесия и может оставаться на любой глубине. Это происходит, когда средняя плотность тела равна плотности жидкости ($\rho_т = \rho_ж$).

Ответ: Поведение тела в жидкости определяется соотношением его средней плотности и плотности жидкости. Если плотность тела больше плотности жидкости — оно тонет. Если меньше — всплывает. Если плотности равны — тело плавает на любой глубине.