ГДЗ до параграфа 34: Виштовхувальна сила в рідинах і газах. Закон Архімеда - Фізика 7 клас (Бар’яхтар, 2024)

1. Куди напрямлена сила, яка діє з боку рідини або газу на тіло, що в них занурене?

Виштовхувальна сила завжди напрямлена вертикально вгору.

2. Що є причиною виникнення виштовхувальної (архімедової) сили?

Причиною є різниця тисків на верхню і нижню грані тіла: тиск на нижню грань (більша глибина) більший за тиск на верхню.

3. Сформулюйте закон Архімеда.

На тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, що дорівнює вазі рідини або газу в об’ємі зануреної частини тіла.

4. Чи втрачає вагу тіло, занурене в рідину або газ? Чому?

Вага тіла не змінюється, але виштовхувальна сила діє проти сили тяжіння, тому вага тіла в рідині (показ динамометра) буде меншою.

5. У яких випадках на тіло, занурене в рідину, не діє виштовхувальна сила? Чому?

Якщо тіло лежить на дні і щільно до нього прилягає, так що рідина не може потрапити під нього. Тоді немає різниці тисків, що створює цю силу.

1. Щоб відірвати підводний човен від глинистого дна... Для чого вони це роблять?

Щоб вода могла потрапити під човен. Це дозволить виштовхувальній силі діяти на нижню поверхню човна, допомагаючи його підняти.

2. Сталева куля об’ємом 400 см³ занурена в гас. Визначте архімедову силу...

F_A = ρ_гас ⋅ g ⋅ V = 800 кг/м³ ⋅ 9,8 Н/кг ⋅ 0,0004 м³ = 3,14 Н.

3. На кулю, повністю занурену в ртуть, діє архімедова сила 136 Н. Визначте об’єм кулі.

V = F_A / (ρ_ртуті ⋅ g) = 136 Н / (13600 кг/м³ ⋅ 9,8 Н/кг) ≈ 0,00102 м³ = 1020 см³.

4. Порівняйте виштовхувальні сили, що діють на суцільні кульки у випадках...

а) Сили однакові, бо об'єми кульок і густина рідини однакові.

б) Найбільша сила у воді, менша в олії, найменша в гасі (залежить від густини рідини).

в) Найбільша сила діє на найбільшу кульку (№3), найменша – на найменшу (№1) (залежить від об'єму).

г) Сили однакові, бо об'єми кульок і густина рідини однакові (сила не залежить від матеріалу кульки).

5. Алюмінієвий брусок масою 2,7 кг частково занурений у воду. На брусок діє архімедова сила 2,5 Н. Яка частина бруска занурена у воду?

Занурений об'єм: V_зан = F_A / (ρ_води ⋅ g) = 2,5 Н / (1000⋅9,8) ≈ 0,000255 м³. Повний об'єм: V_повн = m/ρ_ал = 2,7 кг / 2700 кг/м³ = 0,001 м³. Частина: (0,000255 / 0,001) ⋅ 100% ≈ 25,5%.

6. Яким буде показ динамометра, якщо підвішений до нього тягар масою 1,6 кг і об’ємом 1000 см³ занурити у воду?

Вага в повітрі: P = mg = 1,6⋅9,8 = 15,68 Н. Сила Архімеда: F_A = ρ_в g V = 1000⋅9,8⋅0,001 = 9,8 Н. Показ динамометра: P' = P - F_A = 15,68 - 9,8 = 5,88 Н.

7. Якщо підвішений до динамометра брусок занурюють у воду, динамометр показує 34 Н, а якщо... у гас, динамометр показує 38 Н. Визначте масу та густину бруска.

Маса бруска ≈ 5,51 кг, густина ≈ 2700 кг/м³ (алюміній).

8. Чи діють на штучному супутнику Землі закон Паскаля і закон Архімеда?

Ні, не діють, оскільки в умовах невагомості відсутня вага рідини, яка є причиною гідростатичного тиску та архімедової сили.

9. На сталевому тросі... підіймають... статую... Визначте масу статуї.

Сила натягу троса T = 9000 Н. Вона дорівнює вазі статуї у воді. T = mg - F_A. Отже mg = T + F_A. F_A = 1000⋅9,8⋅0,5 = 4900 Н. Вага в повітрі P=mg = 9000 + 4900 = 13900 Н. Маса m = P/g ≈ 1418 кг.

10. ...легенда про корону... чи можна вважати, що виріб виготовлено із чистого золота, якщо його вага в повітрі дорівнює 20 Н, а у воді – 18,7 Н?

Виштовхувальна сила F_A = 20 - 18,7 = 1,3 Н. Об'єм виробу V = F_A/(ρ_в g) ≈ 0,000133 м³. Маса виробу m = P/g = 20/9,8 ≈ 2,04 кг. Густина виробу ρ = m/V ≈ 15380 кг/м³. Густина золота – 19300 кг/м³. Отже, виріб не з чистого золота.