Формулы по физике 7 класс: плавание тел

Плавание тел объясняется действием силы тяжести и выталкивающей силы (силы Архимеда). Формулы позволяют определить условия плавания, всплытия и погружения тела, а также рассчитать плотность вещества и объём погружённой части тела.

Формулы: плавание тел

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Закон Архимеда (выталкивающая сила)	F_A = ρ_ж·g·V_погр	F_A — выталкивающая сила (сила Архимеда), Н ρ_ж — плотность жидкости или газа, кг/м³ g — ускорение свободного падения (примерно 9,8 Н/кг), Н/кг V_погр — объём погружённой части тела (для полностью погружённого тела — весь объём тела), м³
Сила тяжести, действующая на тело	F_тяж = m·g	F_тяж — сила тяжести, Н m — масса тела, кг g — ускорение свободного падения, Н/кг
Условие плавания тела внутри жидкости (нейтральная плавучесть)	F_A = F_тяж ρ_т = ρ_ж	F_A — выталкивающая сила, Н F_тяж — сила тяжести, Н ρ_т — средняя плотность тела, кг/м³ ρ_ж — плотность жидкости, кг/м³
Условие плавания тела на поверхности жидкости	F_A = F_тяж ρ_т < ρ_ж V_погр/V_т = ρ_т/ρ_ж	F_A — выталкивающая сила, Н F_тяж — сила тяжести, Н ρ_т — средняя плотность тела, кг/м³ ρ_ж — плотность жидкости, кг/м³ V_погр — объём погружённой части тела, м³ V_т — полный объём тела, м³
Плотность тела	ρ_т = m/V_т m = ρ_т·V_т V_т = m/ρ_т	ρ_т — средняя плотность тела, кг/м³ m — масса тела, кг V_т — объём тела, м³

Когда какую формулу применять

Для расчёта выталкивающей силы применяйте закон Архимеда: учитывайте плотность жидкости и объём именно погружённой части тела, а не обязательно всего тела.
Чтобы определить, будет ли тело тонуть или всплывать, сравните среднюю плотность тела с плотностью жидкости: при большей плотности тело тонет, при меньшей — всплывает.
Если тело плавает внутри жидкости в равновесии, силы Архимеда и тяжести равны, а средняя плотность тела равна плотности жидкости.
Для плавающего на поверхности тела используйте равенство сил Архимеда и тяжести. Отношение погружённого объёма к полному объёму равно отношению плотностей тела и жидкости.
Перед вычислениями переводите массу в килограммы, объём в кубические метры, плотность в кг/м³. Не путайте объём погружённой части с полным объёмом тела.

Пример решения задачи

Деревянный брусок объёмом 0,002 м³ плавает на поверхности воды. Плотность дерева равна 600 кг/м³, плотность воды — 1000 кг/м³. Определите объём погружённой части бруска.

Дано:

V_т = 0,002 м³

ρ_т = 600 кг/м³

ρ_ж = 1000 кг/м³

Найти: V_погр

Решение:

При плавании на поверхности отношение погружённого объёма к полному объёму равно отношению плотностей:

V_погр/V_т = ρ_т/ρ_ж

V_погр = V_т·ρ_т/ρ_ж

V_погр = 0,002·600/1000 = 0,0012 м³

Ответ: 0,0012 м³.