§26. Дія рідини й газу на занурене в них тіло. Архімедова сила

ГДЗ Фізика 7 клас Максимович

Поміркуйте і дайте відповідь

1. Яка сила не дає нам занурити м’яч під воду?

Виштовхувальна сила (або архімедова сила) не дає нам занурити м’яч під воду, оскільки вона діє вертикально вгору і протилежна силі тяжіння.

2. Чому ви легко можете підняти великий камінь у морі чи іншій водоймі, а на березі це дуже важко зробити?

У воді на камінь діє виштовхувальна сила, яка зменшує його вагу, тому підняти його легше. На березі ця сила відсутня, і ми відчуваємо повну вагу каменя.

3. Два однакових циліндри підвісили до коромисла терезів. Терези зрівноважені, бо маси циліндрів однакові (мал. 26.5). Один циліндр занурюють у посудину з гасом, а другий — у посудину з водою. Чи порушиться рівновага? Якщо так, то в який бік?

Рівновага порушиться, тому що густина води більша за густину гасу. Виштовхувальна сила на циліндр у воді буде більшою, тому коромисло нахилиться в бік циліндра, зануреного у гас.

4. Два циліндри, свинцевий і алюмінієвий, зрівноважені на терезах (мал. 26.6). Чи порушиться рівновага в разі їх занурення у воду? Чому?

Рівновага порушиться, оскільки густина свинцю більша за густину алюмінію. Виштовхувальна сила на алюмінієвий циліндр буде більшою через більший об’єм, тому коромисло нахилиться в бік свинцевого циліндра.

Перевірте себе

1. Вага тіла в повітрі становить 1,5 Н, а в разі занурення у воду зменшується до 1,2 Н. Чому дорівнює величина виштовхувальної сили, що діяла на тіло?

Дано:
 $P_1 = 1{,}5 \, \text{Н}$ 
 $P_2 = 1{,}2 \, \text{Н}$ 
 $F_{\text{арх}} - ?$ 
Розв’язання:
Виштовхувальна сила визначається за формулою:
 $F_{\text{арх}} = P_1 - P_2$ 
Підставимо значення:
 $F_{\text{арх}} = 1{,}5 \, \text{Н} - 1{,}2 \, \text{Н} = 0{,}3 \, \text{Н}$ Відповідь:  $0{,}3 \, \text{Н}$

2. На тіло об’ємом 600 см3, яке повністю занурене у невідому рідину, діє архімедова сила 4,8 Н. Що це за рідина?

Дано:
 $V = 600 \, \text{см}^3 = 0{,}0006 \, \text{м}^3$ 
 $F_{\text{арх}} = 4{,}8 \, \text{Н}$ 
 $g = 10 \, \text{м/с}^2$ 
 $\rho - ?$ 
Розв’язання:
За законом Архімеда виштовхувальна сила дорівнює
вазі рідини в об’ємі зануреної частини тіла:
 $F_{\text{арх}} = \rho g V$ 
Виразимо густину рідини:
 $\rho = \dfrac{F_{\text{арх}}}{g V}$ Підставимо значення:
 $\rho = \dfrac{4{,}8}{10 \cdot 0{,}0006} = 800 \, \text{кг/м}^3$ 
Відповідь:  $800 \, \text{кг/м}^3$ , що відповідає густині нафти чи гасу.

3. Визначте об’єм циліндра, якщо в разі повного занурення його в нафту на нього діє виштовхувальна сила 3,2 Н.

Дано:
 $F_{\text{арх}} = 3{,}2 \, \text{Н}$ 
 $\rho = 800 \, \text{кг/м}^3$ 
 $g = 10 \, \text{м/с}^2$ 
 $V - ?$ 
Розв’язання:
Виштовхувальна сила визначається за формулою:
 $F_{\text{арх}} = \rho g V$ 
Виразимо об’єм циліндра:
 $V = \dfrac{F_{\text{арх}}}{\rho g}$ Підставимо значення:
 $V = \dfrac{3{,}2}{800 \cdot 10} = \dfrac{3{,}2}{8000} \approx 0{,}0004 \text{м}^3$ Відповідь:  $0{,}0004 \, \text{м}^3$  або  $400 \, \text{см}^3$ .

4. Визначте масу срібного браслета, якщо на нього у воді діє виштовхувальна сила 9,5 мН.

Дано:
 $F_{\text{арх}} = 9{,}5 \, \text{мН} = 0{,}0095 \, \text{Н}$ 
 $\rho_{\text{води}} = 1000 \, \text{кг/м}^3$ 
 $g = 10 \, \text{м/с}^2$ 
 $\rho_{\text{срібла}} = 10500 \, \text{кг/м}^3$ 
 $m - ?$ 
Розв’язання:
За законом Архімеда:
 $F_{\text{арх}} = \rho_{\text{води}} g V \Rightarrow$  $V = \dfrac{F_{\text{арх}}}{\rho_{\text{води}} g}$ 

 $V = \dfrac{0{,}0095}{1000 \cdot 10} = 0{,}00000095 \, \text{м}^3$ Маса срібного браслета визначається за формулою:
 $m = \rho_{\text{срібла}} V$ Підставимо значення:
 $m = 10500 \cdot 0{,}00000095 = 0{,}009975 \, \text{кг}$ Відповідь:  $m = 9{,}98 \, \text{г}$  чи приблизно 0,01 кг.