Параграф 47 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

К пружине подвесили небольшое ведерко и тело цилиндрической формы. Стрелка указатель отмечает на штативе растяжение пружины, показывая вес тела в воздухе. Приподняв тело, под него подставили отливной сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки, и погружаем тело целиком в жидкость. При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выливается из отливного сосуда в стакан. Пружина сокращается, указатель пружины поднимается вверх, показывая уменьшение веса тела в жидкости. Таким образом, на тело, кроме силы тяжести, действует еще и сила, выталкивающая его из жидкости. Если в ведерко вылить жидкость из стакана, то указатель пружины возвратится к своему начальному положению. Этот опыт подтверждает, что сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости в объеме этого тела.
2. Какую силу называют архимедовой?
Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой.
3. По какой формуле можно рассчитать архимедову силу?
Формула архимедовой силы
FA = Pж = mжg = ?жgV
4. От каких величин и как зависит архимедова сила?
Архимедова сила не зависит от плотности погруженного тела, но зависит от его объема и плотности жидкости.
ЗАДАНИЕ
Измерьте выталкивающую силу, действующую на бидон с водой, когда он погружён в воду наполовину; целиком. Выясните зависимость выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.
Выталкивающая сила прямо пропорциональна объему части тела, погруженной в жидкость.
Упражнение 29.
1. К одной чаше весов подвешен цилиндр из алюминия, а к другой — оловянный такой же массы. Весы находятся в равновесии. Оба цилиндра одновременно погрузили в воду. Равновесие весов нарушилось. Объясните почему. Какая чаша весов перевесит?
Массы цилиндров равны, поэтому объем алюминиевого цилиндра больше. После погружения цилиндров в жидкость, на них будут действовать сила
FA = ?жgVт. Сила, действующая на тело большего объема, будет больше. Соответственно, равновесие нарушится.
2. К коромыслу весов подвешены два железных шарика одинакового объёма. Нарушится ли равновесие весов, если один шарик погрузить в воду, другой — в керосин? Ответ обоснуйте.
Равновесие нарушится.
1) Сила Архимеда, действующая на объекты, погруженные в жидкость, равна весу вытесненной ими жидкости;
2) Так как плотность керосина меньше плотности воды, а шарики одинаковы, то на шарик, погруженный в керосин будет действовать меньшая сила Архимеда, поэтому его вес будет больше веса шарика,
погруженного в воду;
3. Какую силу нужно приложить, чтобы кусок гранита объёмом 40 дм3 удержать в воде; в воздухе?
Равновесие не нарушится. Объемы цилиндров равны и оба погружаются в воду.
4. В какой воде, пресной или морской, на человека действует большая выталкивающая сила?
В морской, так как архимедова сила, действующая на объекты, погруженные в жидкость, равна весу вытесненной ими жидкости.
5*. Одинаковая ли сила потребуется для того, чтобы удержать пустое ведро в воздухе или это же ведро, но наполненное водой, в воде? Ответ поясните.
FA = Pж = mжg = ?жgV
В обоих случаях объемы ведер равны, а также ускорение свободного падения одинаково.
Для того, чтобы удержать в воде понадобится меньшая сила.

Вопросы

1. К пружине подвешивают ведёрко и цилиндрическое тело. Сначала отмечают растяжение пружины в воздухе. Затем тело полностью погружают в жидкость, налитую в отливной сосуд до уровня трубки. Часть жидкости, объём которой равен объёму тела, выливается в стакан. При этом пружина сокращается, значит, вес тела в жидкости уменьшается. Если вылить жидкость из стакана обратно в ведёрко, указатель пружины вернётся в прежнее положение. Опыт доказывает, что на тело в жидкости действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме этого тела.

2. Силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, называют архимедовой силой.

3. Архимедову силу можно вычислить по формуле:

$$F_A=P_{\text{ж}}=m_{\text{ж}}g=\rho_{\text{ж}}gV$$

4. Архимедова сила не зависит от плотности самого тела. Она зависит от плотности жидкости и от объёма погружённой части тела: чем больше объём вытесненной жидкости и чем больше её плотность, тем больше выталкивающая сила.

Упражнение 29

1. Массы цилиндров одинаковы, значит, объём алюминиевого цилиндра больше, чем оловянного. При погружении в воду на каждый цилиндр действует выталкивающая сила $$F_A=\rho_{\text{ж}}gV$$. Так как объём алюминиевого цилиндра больше, на него действует большая выталкивающая сила, поэтому его кажущийся вес уменьшается сильнее. Перевесит чаша с оловянным цилиндром.

2. Равновесие нарушится. На шарик, погружённый в воду, действует большая выталкивающая сила, чем на шарик в керосине, так как плотность воды больше плотности керосина. Поэтому вес шарика в воде уменьшится сильнее, и перевесит чаша с шариком, погружённым в керосин.

3. Для удержания куска гранита в воде нужна сила, равная разности между его весом и архимедовой силой:

$$F=mg-F_A$$

Если в воздухе, то нужно приложить силу, равную его весу:

$$F_{\text{возд}}=mg$$

Так как в воде на тело действует выталкивающая сила, то удерживать его в воде легче, чем в воздухе.

4. В морской воде выталкивающая сила больше, чем в пресной, потому что плотность морской воды больше. Следовательно, на человека в морской воде действует большая архимедова сила.

5. Чтобы удержать пустое ведро в воздухе и то же ведро, наполненное водой, в воде, нужна не одинаковая сила. В воде ведро испытывает действие архимедовой силы, поэтому его кажущийся вес меньше. Значит, удерживать ведро в воде нужно меньшей силой.

Задание. Выталкивающая сила прямо пропорциональна объёму части тела, погружённой в жидкость. Поэтому при погружении бидона наполовину она меньше, чем при полном погружении.