§27. Умови плавання тіл

ГДЗ Фізика 7 клас Максимович

Поміркуйте і дайте відповідь

1. Чи діє виштовхувальна сила на камінці, які ми кидаємо у воду? Чому вони тонуть?

Так, на камінці діє виштовхувальна сила (архімедова сила), яка спрямована вгору. Проте вони тонуть, тому що сила тяжіння, яка діє на камінець, більша за виштовхувальну силу. Це відбувається через те, що густина камінця значно більша за густину води ( $\rho_{\text{камінця}} > \rho_{\text{води}}$ )

2. У посудину налили три рідини, що не змішуються: воду, гас і ртуть. У якому порядку вони розташовані?

Рідини розташуються у посудині відповідно до їх густини:

Ртуть (найбільша густина) — внизу.
Вода (середня густина) — посередині.
Гас (найменша густина) — зверху.

Перевірте себе

1. Чому айсберг плаває, занурившись у воду майже повністю?

Айсберг плаває, занурившись у воду майже повністю, через різницю густин льоду та води. Густина льоду становить приблизно 920 кг/м³, що близько 90% від густини морської води (1025 кг/м³). Це означає, що для досягнення рівноваги між силою тяжіння і виштовхувальною силою (архімедовою), айсберг повинен витіснити об’єм води, маса якого дорівнює масі айсберга. У результаті близько 90% об’єму айсберга знаходиться під водою, а лише 10% височіє над поверхнею.

2. Чи може тіло в одній рідині тонути, а в іншій плавати?

Якщо сила тяжіння тіла більша виштовхувальної (Архімедової) сили, то тіло тоне. Якщо рівні, то тіло знаходиться в спокої на тій глибині, на яку воно занурене (плаває). Якщо ж виштовхувальна сила більша від сили тяжіння, то тіло спливає на поверхню води.

3. Чому не можна гасити палаючі нафтопродукти водою?

Гасити палаючі нафтопродукти водою небезпечно через такі причини:

Густина нафтопродуктів менша за густину води, тому вони спливають на її поверхню. Вода не загасить полум’я, а лише дозволить йому поширитися разом із нафтопродуктами.
При контакті гарячих нафтопродуктів із водою відбувається швидке випаровування води, що спричиняє розбризкування пального і збільшення площі займання.
Вода не може ефективно охолодити горючу поверхню через низьку теплопровідність нафтопродуктів.

Для гасіння таких пожеж використовують спеціальні піни або інертні гази, які перекривають доступ кисню до полум’я.

4. Чи потоне дубова колода об’ємом 0,2 м3 у воді?

Дано:
 $V = 0{,}2 \, \text{м}^3$ 
 $\rho_{\text{дуба}} = 700 \, \text{кг/м}^3$ 
 $\rho_{\text{води}} = 1000 \, \text{кг/м}^3$ 
 $g = 10 \, \text{Н/кг}$ 
 $F_{\text{тяж}} < F_{\text{а}} - ?$ 
Розв’язання:
Сила тяжіння:
 $F_{\text{тяж}} = m g = \rho_{\text{дуба}} V g = 700 \cdot 0{,}2 \cdot 10 = 1400 \, \text{Н}$ Виштовхувальна сила (сила Архімеда):
 $F_{\text{а}} = \rho_{\text{води}} V g = 1000 \cdot 0{,}2 \cdot 10 = 2000 \, \text{Н}$ 
Аналіз умов плавання: якщо  $F_{\text{тяж}} < F_{\text{а}}$  тіло плаває, а якщо  $F_{\text{тяж}} > F_{\text{а}}$  
тіло тоне. У нашому випадку:
 $F_{\text{тяж}} = 1400 \, \text{Н}, \quad F_{\text{а}} = 2000 \, \text{Н}$ .
 $F_{\text{тяж}} < F_{\text{а}}$ 
Відповідь:  $F_{\text{тяж}} < F_{\text{а}}$ , дубова колода не потоне, а буде плавати у воді.

5. У місті Солотвино Закарпатської області є дуже солоне озеро Кунігунда (мал. 27.7). Його ще називають мертве озеро. Густина води у ньому становить 1,2 г/см3. Визначте вагу людини масою 70 кг, що плаває у цьому озері. Об’єм тіла людини — 58 дм3.

Дано:
 $m = 70 \, \text{кг}$ 
 $V_{\text{т}} = 58 \, \text{дм}^3 = 0.058 \, \text{м}^3$ 
 $\rho_{\text{р}} = 1.2 \, \text{г/см}^3 = 1200 \, \text{кг/м}^3$ 
 $g = 10 \, \text{м/с}^2$ 
 $P - ?$ 
Розв’язання:
Сила тяжіння:
 $F_{\text{тяж}} = m g$ Виштовхувальна сила (закон Архімеда):
 $F_{\text{а}} = \rho_{\text{р}} g V_{\text{т}}$ 
Обчислимо силу тяжіння:
 $F_{\text{тяж}} = 70 \cdot 10 = 700 \, \text{Н}$ Обчислимо виштовхувальну силу:
 $F_{\text{а}} = 1200 \cdot 10 \cdot 0.058 = 696 \, \text{Н}$ Вага:
 $P = F_{\text{тяж}} - F_{\text{а}} = 700 - 696 = 4 \text{ Н}$ Відповідь : 4 Н