Решебник по физике 7 класс Перышкин | Страница 161

1. Опишите опыт, изображённый на рисунке 154. Что он доказывает?

Опыт, показанный на рисунке 154: цилиндр целиком погрузили в отливной сосуд, наполненные водой до уровня отливной трубки. При этом часть воды, объем которой равен объему тела, из отливного сосуда выльется в стакан. Пружина сожмется, стрелка-указатель поднимется, показывая, что вес погруженного в воду цилиндра уменьшился. Следовательно, на тело, погруженное в воду, наряду с силой тяжести действует сила, направленная вверх. Вылившуюся в стакан воду перелили в ведерко, не вынимая тело из отливного сосуда. Вода заполнит ведерко доверху, а стрелка-указатель возвратится в первоначальное положение.

Этот опыт доказывает, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме части этого тела, погруженной в жидкость. Это же и справедливо для тела, погруженного в газ.

Архимедовой называют силу, выталкивающую тело из жидкости или газа.

Формула, по которой можно рассчитать архимедову силу: F_A = ρ_жV_п.ч.g.

Из формулы следует, что архимедова сила тем больше, чем больше объем части тела, погруженной в жидкость, и плотность жидкости, в которую это тело погружено. Архимедова сила НЕ зависит от плотности погруженного тела.

Так как на Луне ускорение свободного падения равно 1,62 м/с², то из формулы F_A = ρ_жV_п.ч.g видно, что архимедова сила должна уменьшиться.

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 перевесила?

Так как массы цилиндров равны (m = ρV), и весы находятся в равновесии, значит, объем алюминиевого цилиндра больше, чем оловянного, так плотность алюминия меньше и равна ρ_а = 2700 кг/м^3, а плотность олова больше _{и равна} ρ_о = 7300 кг/м³.

После погружения цилиндров в воду равновесие нарушилось, на них начала действовать архимедова сила F_A = ρ_жV_п.ч.g. На тело, у которого больше объем, будет действовать большая выталкивающая сила, а значит, алюминиевый цилиндр погрузится на меньшую глубину, нежели оловянный, так как архимедова сила будет действовать на него больше.

Два шарика одинакового объема погружают в жидкость: один – в воду, другой – в керосин. Равновесие нарушится, так как после погружения шариков в жидкости, на них начала действовать архимедова сила F_A = ρ_жV_п.ч.g. Она зависит от плотности жидкости, а так как плотность керосина ρ_к = 800 кг/м³ меньше плотности воды ρ_в = 1000 кг/м³, то на шарик, погруженный в керосин, будет действовать меньшая выталкивающая сила, и он погрузится на большую глубину, чем шарик, погруженный в воду.

В морской воде на человека действует большая выталкивающая сила, так как плотность пресной воды ρ_в = 1000 кг/м³ меньше плотности морской воды ρ_мв = 1030 кг/м³, а выталкивающая сила зависит от плотности жидкости, в которую тело погружено.

F_A = ρ_жV_п.ч.g. Так как объем погруженной части тела в первом и во втором случае одинаковый, ускорение свободного падения одинаково, то все зависит от плотности того, куда погружено тело. Плотность воды больше плотности воздуха, что означает большую выталкивающую силу. Соответственно, чтобы удержать ведро в воде, понадобится меньшая сила, чем чтобы удержать ведро в воздухе.

Измерьте выталкивающую силу, действующую на банку с водой, когда она погружена в воду наполовину; целиком. Выясните зависимость выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.

Объем банки равен 1 л = 0,001 м³. Сначала погружаем банку наполовину, затем – целиком. Сравнив погружения, можем сделать вывод, что банка, погруженная целиком, обладала большей выталкивающей силой, чем погруженная наполовину. Выталкивающая сила прямо пропорциональная погруженной части тела в жидкость.