Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
МатематикаВопрос:
УПРАЖНЕНИЕ 29 1. К одной чаше весов подвешен цилиндр из алюминия, а к другой – оловянный такой же массы. Весы находятся в равновесии. Оба цилиндра одновременно погрузили в воду. Равновесие весов нарушилось. Объясните почему. Какая чаша весов перевесит? 2. К коромыслу весов подвешены два железных шарика одинакового объёма. Нарушится ли равновесие весов, если один шарик погрузить в воду, другой — в керосин? Ответ обоснуйте. 3. Какую силу нужно приложить, чтобы кусок гранита объёмом 40 дм³ удержать в воде; в воздухе? 4. В какой воде, пресной или морской, на человека действует большая выталкивающая сила? 5*. Одинаковая ли сила потребуется для того, чтобы удержать пустое ведро в воздухе и это же ведро, но наполненное водой, в воде? Ответ поясните. ЗАДАНИЕ 33 Измерьте выталкивающую силу, действующую на банку с водой, когда она погружена в воду наполовину; целиком. Выясните зависимость выталкивающей силы от глубины погружения тела в жидкость.
Ответ:
Здравствуйте, ребята! Давайте разберем эти интересные задачи по физике.
**УПРАЖНЕНИЕ 29**
1. **Задача о цилиндрах:**
* **Почему нарушится равновесие?** Алюминий и олово имеют разные плотности. При одинаковой массе объем алюминиевого цилиндра больше, чем оловянного. Когда оба цилиндра погружают в воду, на них действуют архимедовы силы, равные весу вытесненной ими воды. Так как объем алюминиевого цилиндра больше, то и архимедова сила, действующая на него, будет больше, чем на оловянный.
* **Какая чаша весов перевесит?** Чаша весов с оловянным цилиндром перевесит, так как на алюминиевый цилиндр действует большая выталкивающая сила, уменьшающая его вес в воде.
2. **Задача о шариках:**
* **Нарушится ли равновесие?** Да, равновесие нарушится.
* **Почему?** На шарик, погруженный в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Поскольку плотность керосина меньше плотности воды, то и выталкивающая сила, действующая на шарик в керосине, будет меньше, чем на шарик в воде. Следовательно, шарик в воде будет казаться легче, и чаша весов с шариком в керосине перевесит.
3. **Задача о граните:**
* Для решения этой задачи нужно знать плотность гранита (примем ее за 2600 кг/м³) и плотность воды (1000 кг/м³).
* Объем гранита: $$V = 40 дм^3 = 0.04 м^3$$.
* Вес гранита в воздухе: $$P = mg = \rho_{гранита}Vg = 2600 \cdot 0.04 \cdot 9.81 \approx 1019.76 Н$$.
* Выталкивающая сила в воде: $$F_A = \rho_{воды}Vg = 1000 \cdot 0.04 \cdot 9.81 = 392.4 Н$$.
* Сила, необходимая для удержания гранита в воде: $$F = P - F_A = 1019.76 - 392.4 = 627.36 Н$$.
* В воздухе нужно приложить силу, равную весу гранита: $$F = 1019.76 Н$$.
4. **Задача о воде:**
* Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. Плотность морской воды больше, чем пресной (из-за растворенных солей).
* Следовательно, в морской воде на человека действует большая выталкивающая сила.
5*. **Задача о ведре:**
* **Пустое ведро:** Чтобы удержать пустое ведро в воде, нужно приложить силу, равную выталкивающей силе, действующей на ведро. Эта сила равна весу воды, вытесненной объемом ведра, погруженного в воду.
* **Ведро с водой:** Ведро, наполненное водой, тонет, т.к. его общий вес больше, чем вес воды, которое оно может вытеснить. Чтобы удержать его в воде, нужно приложить силу, равную разности между общим весом ведра с водой и выталкивающей силой. Поскольку вес воды в ведре значительно больше веса вытесненной воды, потребуется приложить гораздо большую силу, чем для удержания пустого ведра.
**ЗАДАНИЕ 33**
Это экспериментальное задание. Вам потребуется:
* Банка с водой
* Емкость с водой (достаточно большая, чтобы банка могла быть погружена в нее)
* Динамометр (или весы)
**Как выполнить задание:**
1. Подвесьте банку с водой к динамометру и измерьте ее вес в воздухе (P).
2. Погрузите банку в воду наполовину и измерьте показания динамометра (P₁).
3. Погрузите банку в воду целиком и измерьте показания динамометра (P₂).
4. Выталкивающая сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости:
* Для погружения наполовину: $$F_{A1} = P - P₁$$.
* Для полного погружения: $$F_{A2} = P - P₂$$.
**Зависимость выталкивающей силы от глубины погружения:**
* Выталкивающая сила прямо пропорциональна объему погруженной части тела. Чем больше глубина погружения (и, соответственно, больше объем погруженной части), тем больше выталкивающая сила.
Надеюсь, это объяснение поможет вам понять эти задачи! Удачи в учебе!
**УПРАЖНЕНИЕ 29**
1. **Задача о цилиндрах:**
* **Почему нарушится равновесие?** Алюминий и олово имеют разные плотности. При одинаковой массе объем алюминиевого цилиндра больше, чем оловянного. Когда оба цилиндра погружают в воду, на них действуют архимедовы силы, равные весу вытесненной ими воды. Так как объем алюминиевого цилиндра больше, то и архимедова сила, действующая на него, будет больше, чем на оловянный.
* **Какая чаша весов перевесит?** Чаша весов с оловянным цилиндром перевесит, так как на алюминиевый цилиндр действует большая выталкивающая сила, уменьшающая его вес в воде.
2. **Задача о шариках:**
* **Нарушится ли равновесие?** Да, равновесие нарушится.
* **Почему?** На шарик, погруженный в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Поскольку плотность керосина меньше плотности воды, то и выталкивающая сила, действующая на шарик в керосине, будет меньше, чем на шарик в воде. Следовательно, шарик в воде будет казаться легче, и чаша весов с шариком в керосине перевесит.
3. **Задача о граните:**
* Для решения этой задачи нужно знать плотность гранита (примем ее за 2600 кг/м³) и плотность воды (1000 кг/м³).
* Объем гранита: $$V = 40 дм^3 = 0.04 м^3$$.
* Вес гранита в воздухе: $$P = mg = \rho_{гранита}Vg = 2600 \cdot 0.04 \cdot 9.81 \approx 1019.76 Н$$.
* Выталкивающая сила в воде: $$F_A = \rho_{воды}Vg = 1000 \cdot 0.04 \cdot 9.81 = 392.4 Н$$.
* Сила, необходимая для удержания гранита в воде: $$F = P - F_A = 1019.76 - 392.4 = 627.36 Н$$.
* В воздухе нужно приложить силу, равную весу гранита: $$F = 1019.76 Н$$.
4. **Задача о воде:**
* Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. Плотность морской воды больше, чем пресной (из-за растворенных солей).
* Следовательно, в морской воде на человека действует большая выталкивающая сила.
5*. **Задача о ведре:**
* **Пустое ведро:** Чтобы удержать пустое ведро в воде, нужно приложить силу, равную выталкивающей силе, действующей на ведро. Эта сила равна весу воды, вытесненной объемом ведра, погруженного в воду.
* **Ведро с водой:** Ведро, наполненное водой, тонет, т.к. его общий вес больше, чем вес воды, которое оно может вытеснить. Чтобы удержать его в воде, нужно приложить силу, равную разности между общим весом ведра с водой и выталкивающей силой. Поскольку вес воды в ведре значительно больше веса вытесненной воды, потребуется приложить гораздо большую силу, чем для удержания пустого ведра.
**ЗАДАНИЕ 33**
Это экспериментальное задание. Вам потребуется:
* Банка с водой
* Емкость с водой (достаточно большая, чтобы банка могла быть погружена в нее)
* Динамометр (или весы)
**Как выполнить задание:**
1. Подвесьте банку с водой к динамометру и измерьте ее вес в воздухе (P).
2. Погрузите банку в воду наполовину и измерьте показания динамометра (P₁).
3. Погрузите банку в воду целиком и измерьте показания динамометра (P₂).
4. Выталкивающая сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости:
* Для погружения наполовину: $$F_{A1} = P - P₁$$.
* Для полного погружения: $$F_{A2} = P - P₂$$.
**Зависимость выталкивающей силы от глубины погружения:**
* Выталкивающая сила прямо пропорциональна объему погруженной части тела. Чем больше глубина погружения (и, соответственно, больше объем погруженной части), тем больше выталкивающая сила.
Надеюсь, это объяснение поможет вам понять эти задачи! Удачи в учебе!
