Номер 3, страница 165 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 48. Плавание тел. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 3, страница 165.

3. От чего зависит глубина погружения тела, плавающего на поверхности жидкости?

От чего зависит глубина погружения тела, плавающего на поверхности жидкости?

Глубина погружения тела, плавающего на поверхности, определяется условием равновесия, при котором сила тяжести, действующая на тело, равна выталкивающей силе (силе Архимеда).

Условие плавания тела: $F_Т = F_А$

Сила тяжести $F_Т$ зависит от массы тела $m$ и ускорения свободного падения $g$. Массу тела можно выразить через его среднюю плотность $\rho_т$ и полный объем $V_т$: $F_Т = mg = \rho_т V_т g$

Выталкивающая сила $F_А$ зависит от плотности жидкости $\rho_ж$ и объема погруженной в жидкость части тела $V_{погр}$: $F_А = \rho_ж g V_{погр}$

Приравнивая силы, получаем: $\rho_т V_т g = \rho_ж g V_{погр}$

Из этого равенства следует, что объем погруженной части тела равен: $V_{погр} = V_т \cdot \frac{\rho_т}{\rho_ж}$

Глубина погружения ($h$) — это вертикальный размер погруженной части тела, и она напрямую определяет объем этой части ($V_{погр}$). Таким образом, глубина погружения зависит от двух ключевых факторов:

1. Соотношение плотностей. Глубина погружения прямо пропорциональна средней плотности тела $\rho_т$. Чем плотнее тело, тем глубже оно погружается. Например, нагруженный корабль (его средняя плотность выше) сидит в воде глубже, чем пустой.
2. Плотность жидкости. Глубина погружения обратно пропорциональна плотности жидкости $\rho_ж$. Чем плотнее жидкость, тем меньшая часть тела должна быть погружена для создания необходимой выталкивающей силы. Например, в соленой морской воде (более плотной) тело будет плавать выше, чем в пресной речной воде.

Ответ: Глубина погружения тела, плавающего на поверхности, зависит от соотношения средней плотности тела и плотности жидкости. Чем больше плотность тела и чем меньше плотность жидкости, тем глубже погружается тело.

4. Какие особенности строения водных обитателей позволяют им регулировать глубину погружения?

Водные обитатели выработали различные приспособления для контроля своей плавучести и регулирования глубины погружения. В основе этих механизмов лежит изменение средней плотности тела.

• Плавательный пузырь. Это основное приспособление большинства костистых рыб. Плавательный пузырь — это тонкостенный мешок внутри тела, заполненный газом. Изменяя количество газа в пузыре (рыба может "подкачивать" или "стравливать" газ через сеть капилляров), рыба изменяет свой общий объем почти без изменения массы. Увеличение объема пузыря уменьшает среднюю плотность рыбы, и она всплывает. Уменьшение объема, наоборот, увеличивает плотность, и рыба погружается. Это позволяет ей оставаться на определенной глубине, не затрачивая энергию на плавание.
• Жировые ткани и легкие. Морские млекопитающие (киты, дельфины) и некоторые рыбы (например, акулы) не имеют плавательного пузыря. Они используют другие методы. У них есть значительные запасы жира (например, подкожный слой у китов или огромная печень у акул), плотность которого меньше плотности воды. Это создает постоянную положительную плавучесть. Для погружения они используют мышечные усилия, а для регулирования глубины — изменяют объем воздуха в легких.
• Газовые камеры в раковине. Некоторые головоногие моллюски, такие как наутилус, имеют многокамерную раковину. Они могут изменять количество жидкости и газа в этих камерах, что позволяет им очень точно регулировать свою среднюю плотность и, соответственно, глубину погружения.

Ответ: Основные особенности строения водных обитателей, позволяющие регулировать глубину погружения, — это наличие органов для изменения средней плотности тела. К ним относятся плавательный пузырь у рыб, запасы легкой жировой ткани и контроль объема воздуха в легких у морских млекопитающих, а также газовые камеры в раковинах у некоторых моллюсков.