1. Опишите опыт, изображённый на рисунке 154. Что он доказыва- ет? 2. Какую силу называют архимедовой? 3. По какой формуле мож- но рассчитать архимедову силу? 4. От каких величин и как зависит архимедова сила? Как изменится выталкивающая сила (см. пример), если аналогич- ный эксперимент провести в космическом корабле, находящемся на поверхности Луны?

Анализ задания:

В этом задании нужно ответить на четыре вопроса, связанных с законом Архимеда, а также применить эти знания к гипотетической ситуации. Поскольку рисунок 154 не представлен, я отвечу на вопросы, исходя из общих знаний по физике.

Ответы:

1. Описание опыта и его доказательство:

   Опыт, демонстрирующий закон Архимеда, обычно включает погружение тела (например, динамометра с подвешенным грузом) сначала в воздух, а затем в жидкость. При погружении в жидкость показания динамометра уменьшаются. Это уменьшение силы соответствует силе, с которой жидкость выталкивает тело вверх. Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа, вытесненного этим телом.

   Доказательство: Этот опыт доказывает существование выталкивающей силы (силы Архимеда) и то, что она зависит от объема погруженной части тела и свойств жидкости.

2. Архимедова сила:

   Архимедовой силой (или силой Архимеда) называют выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость или газ.

3. Формула для расчета архимедовой силы:

   Архимедову силу можно рассчитать по формуле:

   \[ F_A = ho_{ж} imes g imes V_{погр} \]

   где:

   • eta F_Aeta — сила Архимеда (в Ньютонах, Н);
   • eta ho_{ж}eta — плотность жидкости (или газа) (в килограммах на кубический метр, кг/м³);
   • eta geta — ускорение свободного падения (приблизительно 9,8 м/с² на Земле);
   • eta V_{погр}eta — объем погруженной части тела (в кубических метрах, м³).
4. Зависимость архимедовой силы:

   Архимедова сила зависит от трех величин:

   • Плотности жидкости (или газа): Чем больше плотность жидкости, тем больше выталкивающая сила.
   • Объема погруженной части тела: Чем больше объем тела, погруженный в жидкость, тем больше выталкивающая сила. Если тело погружено полностью, то V_{погр} равен объему всего тела.
   • Ускорения свободного падения: Сила Архимеда прямо пропорциональна ускорению свободного падения.

   Важно: Архимедова сила не зависит от плотности самого тела и от его формы (если объем погруженной части одинаков).

5. Эксперимент на Луне:

   Выталкивающая сила (сила Архимеда) на поверхности Луны изменится.

   Причина: Ускорение свободного падения на Луне ($$eta g_{Луны}eta$$) значительно меньше, чем на Земле ($$eta g_{Земли}eta$$). На Луне $$eta geta$$ примерно в 6 раз меньше, чем на Земле. Поскольку сила Архимеда прямо пропорциональна ускорению свободного падения ($$eta F_A = ho_{ж} imes g imes V_{погр}eta$$), то при прочих равных условиях (плотность жидкости и объем погружения) выталкивающая сила на Луне будет значительно меньше.

   Важно: Если в космическом корабле, находящемся на поверхности Луны, будет присутствовать жидкость (например, в каком-то эксперименте), то тело, погруженное в эту жидкость, будет испытывать действие меньшей выталкивающей силы по сравнению с Землей.