§20. Дізнаємося про виштовхувальну силу

• Назад до змісту

ДУМАЙ

1. Що є причиною виникнення виштовхувальної сили?

Причиною виникнення виштовхувальної сили є різниця тисків рідини на верхню і нижню грані зануреного тіла. Нижня частина тіла знаходиться на більшій глибині, тому на неї діє більший тиск, ніж на верхню частину.

2. Від чого залежить виштовхувальна сила?

Виштовхувальна сила залежить від густини рідини й об’єму зануреної частини тіла. Формула:

де g — прискорення вільного падіння.

3. Чому каменистим дном річки не так боляче ходити босоніж, як по камінню на березі?

У воді на тіло діє виштовхувальна сила, яка зменшує вагу людини. Через це зменшується тиск на стопи, і ходити по камінню у воді менш боляче, ніж на березі.

4. Чому виштовхувальна сила завжди напрямлена вгору?

Виштовхувальна сила завжди напрямлена вгору, бо вона виникає через різницю тисків рідини на нижню і верхню частини зануреного тіла. Тиск на нижню частину більший, оскільки вона знаходиться на більшій глибині. Рівнодійна цих сил спрямована вгору, протилежно до сили тяжіння.

5. Чому виштовхувальна сила, що діє на тіло в рідині, у багато разів більша від виштовхувальної сили, що діє на те саме тіло в будь-якому газі?

Виштовхувальна сила залежить від густини середовища. Густина рідини значно більша за густину газу, тому виштовхувальна сила в рідині значно більша, ніж у газі, навіть для одного й того ж тіла.

6. Через дію виштовхувальної сили повітря маса тіла, зваженого на терезах, дещо відрізняється від його справжньої маси: в бік збільшення чи зменшення?

Через дію виштовхувальної сили повітря маса тіла, зваженого на терезах, здається меншою за його справжню масу. Це тому, що архімедова сила компенсує частину ваги тіла.

7. У скільки разів відрізняються виштовхувальні сили, що діють на батискаф на глибині 100 м і 10 000 м?

Виштовхувальна сила не залежить від глибини занурення, оскільки вона визначається за формулою $F_{\text{в}} = \rho g V$.

Густина води змінюється з глибиною дуже незначно. Тому виштовхувальні сили на глибинах 100 м і 10 000 м будуть практично однаковими.

8. Порівняй архімедові сили, що діють на кульки в кожному випадку (мал. 20.5, а — ґ)

• а) Виштовхувальна сила залежить від об’єму кульок. Якщо $V_1 = V_2$, то $F_{\text{в1}} = F_{\text{в2}}$.
• б) Якщо об’єми кульок однакові, то виштовхувальні сили рівні: $F_{\text{в1}} = F_{\text{в2}}$, незалежно від їхніх мас.
• в) Якщо $V_1 > V_2$, то $F_{\text{в1}} > F_{\text{в2}}$, оскільки виштовхувальна сила прямо пропорційна об’єму зануреного тіла.
• г) Кулька з більшим зануреним об’ємом ($V_2 > V_1$) зазнає більшої виштовхувальної сили: $F_{\text{в2}} > F_{\text{в1}}$.
• ґ) У солоній воді густина більша, ніж у чистій воді ($\rho_{\text{солона}} > \rho_{\text{чиста}}$), тому на кульку в солоній воді діє більша виштовхувальна сила: $F_{\text{в2}} > F_{\text{в1}}$.

РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ

1. На тіло, занурене у воду, діє виштовхувальна сила 5 Н. Яка виштовхувальна сила діятиме на це тіло, якщо його занурити в гас?

2. На тіло, вага якого в повітрі 7,8 Н, під час занурення у воду діє виштовхувальна сила 1 Н. З якої речовини виготовлено тіло?

3. На тіло, занурене у спирт, діє виштовхувальна сила 19,2 Н. Коли це тіло занурили в іншу рідину, то виштовхувальна сила стала 24 Н. Визнач об’єм тіла й густину невідомої речовини.

4. Алюмінієву кулю вагою 108 Н, підвішену до троса, занурили у воду. З якою силою розтягується трос?

5. Якого найменшого об’єму має бути надувний човен масою 7 кг, щоб утримати вантаж вагою 380 Н?

6. Площа крижини — 8 м2, товщина — 25 см. Чи зануриться вона повністю у прісну воду, якщо на неї стане людина вагою 600 Н?

7. Яку силу треба прикласти, щоб підняти під водою камінь масою 30 кг , об’єм якого 0,012 м3?

8. Прямокутна коробочка, маса якої 76 г , площа основи 38 см2 і висота 6 см, плаває у воді. Визнач висоту надводної частини коробочки.

9. Надводна частина айсберга має об’єм 500 м3. Визнач об’єм усього айсберга.