![]() |
|
§52 Плавание тел.На тело, находящееся внутри жидкости, действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и архимедова сила, направленная вертикально вверх.1) если сила тяжести Fтяж больше архимедовой силы Fa, то тело будет опускаться на дно, т.е. тонуть. Значит если Fтяж > Fa тело будет тонуть 2) если сила тяжести Fтяж равна архимедовой силе Fa, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости Значит если Fтяж = Fa Тело будет плавать. 3. Если сила тяжести Fтяж меньше архимедовой силы Fa, то тело будет подниматься из жидкости, т.е. плавать Значит, если Fтяж < Fa, Тело всплывет Когда всплывающее тело достигнет поверхности, то при последующем движении вверх архимедова сила будет уменьшаться, т.к. будет уменьшаться объем части тела, погруженной в жидкость, а архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела. Когда архимедова сила станет равной силе тяжести, тело остановиться и будет плавать на поверхности жидкости, частично погрузившись в неё. Данный вывод легко проверить следующим примером: В отливной сосуд наливают воду до уровня боковой трубки. После этого в сосуд погружают плавающее тело, предварительно взвесив его в воздухе. Опустившись в воду, тело вытесняет воду в объеме, равному объему погруженному в нее части тела. Взвесив эту воду, находят, что ее вес (архимедова сила) равен силе тяжести, действующей на плавающее тело, или весу этого тела в воздухе. Если тело плавает в жидкости, то вес вытесненной жидкости равен весу этого тела в воздухе. Если плотность сплошного твердого тела больше плотности жидкости, то тело в такой жидкости тонет. Тело с меньшей плотностью всплывает в этой жидкости. Например кусок железа тонет в воде, но всплывает во ртути. Тело же, плотность которого равна плотности жидкости будет плавать в этой жидкости. Чем меньше плотность по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть его тела погружена в жидкость. При равных плотностях твердого тела и жидкости, тело плавает внутри жидкости на любой глубине. Вода и керосин располагаются в сосуде в соответствии со своими плотностями: в нижней части сосуда – более плотная вода (ρ=1000 кг\м3) сверху – более легкий керосин (ρ=800 кг\м3). Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. ![]() Ответы на вопросы Вопрос1. При каком условии тело, находящееся в жидкости тонет; плавает; всплывает? Ответ: Если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело утонет; Если сила тяжести равна архимедовой силе то тело плавает; если архимедова сила больше силы тяжести то тело всплывает. Вопрос2. Как показать на опыте, что вес жидкости, вытесненной плавающим телом, равен весу тела в воздухе? Ответ: Опустившись в воду тело вытесняет объем жидкости, равный объему тела. Взвесив эту воду можно понять, что ее вес равен весу погруженной в нее части тела, т.е. архимедова сила равна силе тяжести. Вопрос3. Чему равна выталкивающая сила, которая действует на тело, плавающее на поверхности жидкости? Ответ: выталкивающая сила (архимедова) равна силе тяжести, которая давит на тело перпендикулярно архимедовой силе. Вопрос4. Как зависит глубина погружения в жидкость плавающего тела от его плотности? Ответ: Чем больше плотность тела, относительно жидкости, тем глубже он погрузиться. Вопрос5. Почему водяные животные не нуждаются в прочных скелетах? Ответ: т.к. их плотность практически не отличается от плотности воды и их вес почти полностью уравновешивается архимедовой силой. Вопрос6: Какую роль играет плавательный пузырь у рыб? Ответ: Когда рыба с помощью мышц опускается на большую глубину и давление воды на нее увеличивается, пузырь сжимается, объем тела рыбы уменьшается и она не выталкивается вверх, а плавает на глубине. Вопрос7: Как регулируют глубину погружения киты? Ответ: За счет уменьшения и увеличения объема легких ![]() Упражнение 27 Вопрос 1. На весах уравновесили отливной сосуд с водой. В воду опустили деревянный брусок. Равновесие весов сначала нарушилось, но когда вся вода вытекла из сосуда, равновесие сосудов восстановилось. Объясните это явление Ответ: Если тело плавает в жидкости, то вес тела в воздухе равен весу вытесненной жидкости. При опускании бруска в воду левая чаша весов тяжелее, потому что на чашу давит тот же объем воды и брусок. Постепенно вода выливается и равновесие восстанавливается, потому что вес вытесненной воды равен весу бруска. Вопрос 2. На рисунке 157 изображено одно и то же тело, плавающее в жидкости. Плотность какой жидкости больше? Почему? Что можно сказать о равновесии архимедовой силы и силы тяжести в том и другом случае? Ответ: Плотность жидкости в нижнем сосуде больше, потому что объем вытесненного из жидкости тела больше. Сила тяжести равна в обоих случаях, а архимедова сила нет. В нижнем сосуде сила архимеда больше и объем тела, вытесненного из нее тоже больше. Вопрос 3. Яйцо тонет в пресной воде, но плавает в соленой. Объясните почему. Ответ: Сила Архимеда в соленой воде больше, поэтому яйцо плавает Вопрос 4. Изобразите географически силы, действующие на тело, плавающее в воде, всплывающее на поверхность воды, тонущее в воде. Ответ: На листочке. Вопрос 5. Определите, тела из каких металлов будут плавать в ртути, а какие – тонуть? Ответ: Плавают: свинец, серебро, медь, латунь, железо, сталь, олово, цинк, чугун, корунд, алюминий и т.п. Тонут: золото,осмий, иридий,платина. Вопрос 6. Будет ли кусок льда плавать в бензине, керосине, глицерине? Ответ: Нет, плотность льда больше плотности бензина, керосина, глицерина. Он утонет. ![]() Сайт подготовки к ЕГЭ и ОГЭ по физике |