Номер 4, страница 52 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

IV. Механика жидкостей и газов. Выполняем тест - номер 4, страница 52.

Условие.

4. В чём заключается основная причина уменьшения устойчивости лодки, если человек встаёт в ней в полный рост?

1) Увеличивается выталкивающая сила.

2) Уменьшается глубина погружения.

3) Изменяется положение центра тяжести человека.

4) Изменяется положение центра тяжести системы человек—лодка.

Решение.

Решение

Устойчивость плавающего тела, такого как лодка, определяется его способностью возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения действия внешних сил, вызывающих наклон. Устойчивость напрямую зависит от положения общего центра тяжести системы. Чем ниже расположен центр тяжести, тем система более устойчива, так как при наклоне возникает больший восстанавливающий момент силы.

Когда человек встает в лодке в полный рост, его личный центр тяжести поднимается. Это приводит к тому, что общий центр тяжести всей системы «человек—лодка» также смещается вверх. Рассмотрим предложенные варианты, чтобы определить, какой из них является основной причиной уменьшения устойчивости.

1) Увеличивается выталкивающая сила.
Это утверждение неверно. Выталкивающая сила, действующая на лодку, уравновешивает суммарную силу тяжести лодки и человека. Поскольку масса системы не изменяется, когда человек встает, сила тяжести $F_{тяж} = (m_{лодки} + m_{человека})g$ остается постоянной. Следовательно, и выталкивающая сила $F_A = F_{тяж}$ также не изменяется.

2) Уменьшается глубина погружения.
Это утверждение неверно. Глубина погружения зависит от объема вытесненной воды. Так как выталкивающая сила $F_A = \rho_{воды} g V_{погр}$ остается постоянной, то и объем погруженной части лодки $V_{погр}$ не изменяется. Следовательно, глубина погружения остается прежней.

3) Изменяется положение центра тяжести человека.
Это утверждение верно, центр тяжести человека действительно поднимается. Однако это является причиной изменения положения общего центра тяжести, а не конечной причиной уменьшения устойчивости всей системы. Устойчивость — это характеристика системы в целом.

4) Изменяется положение центра тяжести системы человек—лодка.
Это утверждение является основной причиной. Когда человек встает, общий центр тяжести системы «человек—лодка» смещается вверх. Повышение центра тяжести уменьшает устойчивость системы. При возникновении крена (наклона) плечо силы тяжести относительно центра плавучести увеличивается, что создает больший опрокидывающий момент и затрудняет возвращение лодки в исходное положение. Таким образом, лодка становится менее устойчивой.

Ответ: 4