Номер 4, страница 52 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 13. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Задание 12 - номер 4, страница 52.

Условие.

4_э. Придумайте и проделайте опыт, доказывающий существование выталкивающей силы.

Решение.

Опыт, доказывающий существование выталкивающей силы

Для доказательства существования выталкивающей силы, также известной как сила Архимеда, можно провести следующий наглядный эксперимент.

Необходимое оборудование:

Для проведения опыта понадобятся: динамометр (пружинные весы), любое небольшое тело, которое тонет в воде (например, металлический цилиндр, гайка или камень), и сосуд с водой, достаточно глубокий, чтобы тело полностью в него погрузилось (например, стакан или мензурка).

Ход опыта:

1. Сначала необходимо измерить вес тела в воздухе. Для этого подвесим тело к крючку динамометра и зафиксируем его показания. Обозначим это значение как $P_{воздух}$. Это показание равно силе тяжести $F_т$, действующей на тело.

2. Далее, не снимая тело с динамометра, аккуратно и медленно опустим его в сосуд с водой. Важно, чтобы тело было полностью погружено в воду, но при этом не касалось дна или стенок сосуда.

3. После полного погружения тела в воду снова посмотрим на показания динамометра и зафиксируем новое значение. Обозначим этот вес тела в воде как $P_{вода}$.

Наблюдение и результат:

В ходе опыта мы обнаружим, что показания динамометра при погружении тела в воду ($P_{вода}$) стали меньше, чем его показания в воздухе ($P_{воздух}$). То есть, будет выполняться неравенство: $P_{вода} < P_{воздух}$. Создастся впечатление, что тело в воде стало легче.

Вывод:

Уменьшение веса тела при погружении в жидкость объясняется тем, что на тело со стороны воды действует сила, направленная вертикально вверх, которая противодействует силе тяжести. Эта сила и есть выталкивающая (архимедова) сила, обозначаемая $F_A$. Она как бы "помогает" динамометру удерживать тело, поэтому его показания уменьшаются.

Величину этой выталкивающей силы можно рассчитать как разность между весом тела в воздухе и его весом в воде:

$F_A = P_{воздух} - P_{вода}$

Поскольку мы экспериментально установили, что $P_{воздух} > P_{вода}$, то отсюда следует, что $F_A > 0$. Таким образом, сам факт уменьшения показаний динамометра убедительно доказывает существование выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость.

Ответ: Чтобы доказать существование выталкивающей силы, необходимо измерить вес тела в воздухе с помощью динамометра, а затем измерить его вес при полном погружении в воду. Будет обнаружено, что вес тела в воде меньше, чем в воздухе. Это уменьшение веса происходит из-за действия направленной вверх выталкивающей силы со стороны воды.