Номер 35, страница 65, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 3. Давление. Закон Архимеда и плавание тел - номер 35, страница 65.

Условие.

35. Чему равна выталкивающая сила, которая действует на медный шар объёмом $50 \text{ см}^3$, полностью погружённый в воду? Зависит ли значение этой силы от того, лежит шар на дне сосуда с водой или подвешен на нити?

Решение.

Чему равна выталкивающая сила, которая действует на медный шар объёмом 50 см³, полностью погружённый в воду?

Дано:

Объём шара, $V = 50 \text{ см}^3$
Плотность пресной воды (справочное значение), $\rho_в \approx 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$
Ускорение свободного падения, $g \approx 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}}$

Переведём объём в систему СИ:
$V = 50 \text{ см}^3 = 50 \cdot (10^{-2} \text{ м})^3 = 50 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

Найти:

Выталкивающую силу, $F_A$

Решение:

Выталкивающая сила, или сила Архимеда, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна весу вытесненной этим телом жидкости. Она рассчитывается по формуле:
$F_A = \rho_в \cdot g \cdot V_п$,
где $\rho_в$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $V_п$ — объём погружённой части тела.
По условию задачи шар погружён в воду полностью, поэтому объём погружённой части равен полному объёму шара: $V_п = V$.
Подставим числовые значения в формулу:
$F_A = 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 9.8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3 = 9800 \cdot 5 \cdot 10^{-5} \text{ Н} = 0.49 \text{ Н}$.

Ответ: Выталкивающая сила, действующая на шар, равна $0.49 \text{ Н}$.

Зависит ли значение этой силы от того, лежит шар на дне сосуда с водой или подвешен на нити?

Значение выталкивающей силы определяется только тремя величинами: плотностью жидкости, ускорением свободного падения и объёмом погружённой части тела ($F_A = \rho_в \cdot g \cdot V_п$). В обоих рассмотренных случаях (шар подвешен на нити или лежит на дне) он полностью погружён в воду, а значит, объём вытесненной им жидкости одинаков. Следовательно, и выталкивающая сила будет одинаковой.
Теоретически, если бы шар прилегал ко дну идеально плотно, без зазора, то вода не смогла бы оказывать давление на его нижнюю поверхность, и выталкивающая сила была бы меньше. Однако на практике такой идеальный контакт невозможен, и всегда предполагается, что жидкость окружает погруженное тело со всех сторон.

Ответ: Нет, значение выталкивающей силы не зависит от того, лежит шар на дне или подвешен на нити, так как в обоих случаях объём погружённой части шара одинаков.