Плавание тел — это явление, при котором тело находится в равновесии внутри жидкости или газа либо на их поверхности. На погружённое тело действуют сила тяжести, направленная вниз, и выталкивающая сила Архимеда, направленная вверх. Сила Архимеда равна весу жидкости или газа, вытесненного телом: Fₐ = ρж · g · V, где ρж — плотность жидкости (кг/м³), g — ускорение свободного падения (Н/кг), V — объём погружённой части тела (м³), Fₐ — сила Архимеда (Н). Если плотность тела меньше плотности жидкости, тело всплывает и плавает на поверхности. Если плотность тела равна плотности жидкости, тело может находиться в равновесии внутри неё. Если плотность тела больше плотности жидкости, тело тонет. При плавании тела на поверхности сила Архимеда уравновешивает силу тяжести. Например, деревянный брусок плавает на воде, потому что плотность дерева меньше плотности воды. Типичная ошибка учеников — считать, что сила Архимеда зависит от глубины погружения, а не от плотности жидкости и объёма погружённой части тела.
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют плаванием тел?
2. В каких единицах измеряется плотность вещества в Международной системе единиц (СИ)?
3. Что происходит с телом, если его плотность больше плотности жидкости?
4. Почему деревянная щепка плавает на поверхности воды?
5. Как направлена сила Архимеда, действующая на погружённое в жидкость тело?
6. Какое условие выполняется, когда тело плавает на поверхности жидкости?
7. Как изменится выталкивающая сила, если объём погружённой части тела увеличить в 2 раза, не меняя жидкость?
8. Тело полностью погружено в воду и вытесняет 0,002 м³ воды. Плотность воды равна 1000 кг/м³, g = 10 Н/кг. Чему равна сила Архимеда?
9. Тело имеет объём 0,004 м³ и полностью погружено в жидкость плотностью 800 кг/м³. Принять g = 10 Н/кг. Чему равна сила Архимеда?
10. Вес тела в воздухе равен 50 Н, а выталкивающая сила воды — 15 Н. Чему равна сила, с которой тело давит на подвес при погружении в воду, если тело удерживается неподвижно?
11. Масса тела составляет 2 кг, а его объём — 0,004 м³. Какова плотность тела?
12. В каком из перечисленных случаев тело может находиться в равновесии внутри жидкости, не всплывая и не опускаясь на дно?