Номер 2, страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 30. Кипение. Удельная теплота парообразования. Вопросы в начале параграфа - номер 2, страница 117.

Условие.

✓ Каковы условия плавания тел?

Решение.

Поведение тела, погруженного в жидкость или газ, определяется соотношением двух сил, действующих на него: силы тяжести $F_т$, направленной вертикально вниз, и выталкивающей силы (силы Архимеда) $F_А$, направленной вертикально вверх.

Сила тяжести вычисляется по формуле $F_т = mg = \rho_т V_т g$, где $\rho_т$ — средняя плотность тела, $V_т$ — его полный объем, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости или газа и находится по формуле $F_А = \rho_ж g V_п$, где $\rho_ж$ — плотность жидкости (или газа), а $V_п$ — объем погруженной в жидкость части тела.

Условия плавания тел зависят от соотношения этих двух сил, которое, в свою очередь, определяется соотношением плотности тела $\rho_т$ и плотности жидкости $\rho_ж$. Существует три основных условия:

Условие, при котором тело тонет

Тело опускается на дно (тонет), если действующая на него сила тяжести превышает максимальную выталкивающую силу (когда тело полностью погружено). Это выражается неравенством $F_т > F_А$. Если подставить формулы для сил, получим $\rho_т V_т g > \rho_ж V_т g$. Сократив на $V_т g$, приходим к основному условию: $\rho_т > \rho_ж$. Итак, тело тонет, если его средняя плотность больше плотности жидкости.

Условие, при котором тело всплывает и плавает на поверхности

Тело поднимается к поверхности (всплывает), если выталкивающая сила, действующая на полностью погруженное тело, больше силы тяжести: $F_А > F_т$. Это соответствует условию $\rho_ж > \rho_т$ или $\rho_т < \rho_ж$. По мере всплытия тело выходит из жидкости, объем его погруженной части $V_п$ уменьшается. Процесс всплытия прекращается, когда выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести, то есть $F_А = F_т$. В этот момент тело плавает на поверхности, будучи погруженным лишь частично. Это происходит, если средняя плотность тела меньше плотности жидкости.

Условие, при котором тело плавает внутри жидкости

Тело может находиться в равновесии на любой глубине, не опускаясь на дно и не всплывая на поверхность, если сила тяжести в точности равна выталкивающей силе при его полном погружении: $F_т = F_А$. Это возможно только в том случае, когда средняя плотность тела равна плотности жидкости: $\rho_т = \rho_ж$. В этом случае тело называют нейтрально плавучим.

Ответ:

Условия плавания тел определяются сравнением средней плотности тела ($\rho_т$) и плотности жидкости или газа ($\rho_ж$), в которое оно погружено:

1. Тело тонет, если его средняя плотность больше плотности жидкости: $\rho_т > \rho_ж$.

2. Тело всплывает и плавает на поверхности, если его средняя плотность меньше плотности жидкости: $\rho_т < \rho_ж$.

3. Тело плавает на любой глубине (находится в безразличном равновесии), если его средняя плотность равна плотности жидкости: $\rho_т = \rho_ж$.