Тест 27 Действие жидкости и газа напоргруженное в них тело. Архимедова сила. 1. Почему камень который...

1. Камень в воде становится легче из-за действия Архимедовой силы, которая направлена вверх и равна весу вытесненной им жидкости.

2. В газе также действует вталкивающая сила на тело, но она меньше, чем в жидкости из-за меньшей плотности газа.

3. Если оба цилиндра опустить в воду, то стальной цилиндр утонет, а алюминиевый будет плавать.

4. В цилиндре жидкости расположатся в порядке убывания плотности: ртуть, вода, керосин.

5. Вталкивающая сила на камень объемом 1 м^3 на дне водоема равна весу вытесненной им жидкости.

6. Вес камня объемом 1 м^3 на дне водоема равен его объему, умноженному на плотность камня и ускорение свободного падения.

Конечно, давайте разберём каждый из вопросов по порядку.

1. Почему камень, который на земле мы поднимаем с трудом, а в воде становится легче?

   Это связано с действием выталкивающей силы, или силы Архимеда. Когда камень погружён в воду, на него действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим камнем. Вода поддерживает камень, уменьшая его воспринимаемую тяжесть. Поэтому камень в воде кажется легче, чем на суше.

2. Действует ли выталкивающая сила на тело, находящееся в газе?

   Да, выталкивающая сила действует на тело, находящееся в газе, так же, как и в жидкости. Однако в газах эта сила менее заметна из-за гораздо меньшей плотности газа по сравнению с жидкостями. Выталкивающая сила в газе определяется по тому же принципу, что и в жидкости, то есть равна весу газа, вытесненного телом.

3. К коромыслу весов подвешены алюминиевые и стальной цилиндры одинаковой массы. Весы находятся в равновесии. Что произойдет, если оба цилиндра опустить целиком в воду?

   При погружении в воду на оба цилиндра начнёт действовать выталкивающая сила, которая зависит от объёма вытесненной воды. Поскольку плотность алюминия меньше плотности стали, алюминиевый цилиндр имеет больший объём, чем стальной. Следовательно, выталкивающая сила на алюминиевый цилиндр будет больше, чем на стальной. Это приведёт к нарушению равновесия весов: сторона с алюминиевым цилиндром поднимется.

4. В измерительный цилиндр наливают три несмешивающиеся жидкости: ртуть, керосин, воду. Как расположатся жидкости в цилиндре?

   Жидкости будут располагаться в зависимости от их плотности. Ртуть, имеющая наибольшую плотность, окажется на дне. Затем будет вода, имеющая среднюю плотность, и сверху — керосин, так как он имеет наименьшую плотность из трёх жидкостей.

5. Чему равна выталкивающая сила, действующая на камень объёмом 1 м³, находящийся на дне водоёма?

   Выталкивающая сила равна весу вытесненной воды. Плотность воды примерно 1000 кг/м³. Объём камня 1 м³, значит, он вытесняет 1 м³ воды. Вес вытесненной воды равен:

   [ F{\text{выталкивающая}} = \rho{\text{вода}} \cdot V \cdot g = 1000 \, \text{кг/м}^3 \cdot 1 \, \text{м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 9810 \, \text{Н} ]

   Таким образом, выталкивающая сила равна 9810 Н.

6. Чему равен вес камня объёмом 1 м³, находящегося на дне водоёма, если плотность камня ( \rho = 2500 \, \text{кг/м}^3 )?

   Вес камня определяется как произведение его массы на ускорение свободного падения. Масса камня равна произведению его плотности и объёма:

   [ m = \rho \cdot V = 2500 \, \text{кг/м}^3 \cdot 1 \, \text{м}^3 = 2500 \, \text{кг} ]

   Вес камня:

   [ F_{\text{вес}} = m \cdot g = 2500 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 24525 \, \text{Н} ]

   Таким образом, вес камня равен 24525 Н.

1. Когда камень находится на земле, на него действует сила тяжести, которую нужно преодолеть, чтобы поднять его. В воде же на камень действует архимедова сила, которая равна весу жидкости, вытесненной им. Это делает камень легче в воде, так как архимедова сила компенсирует часть его веса.

2. Да, в газе также действует вталкивающая сила, аналогичная архимедовой силе в жидкости. Эта сила возникает из-за разницы давлений на верхнюю и нижнюю поверхности тела.

3. Если оба цилиндра опустить целиком в воду, то алюминиевый цилиндр будет всплывать, так как его плотность меньше плотности воды, а стальной цилиндр останется на дне, так как его плотность больше плотности воды.

4. В измерительном цилиндре жидкости расположатся в порядке убывания плотности: сверху будет ртуть (самая плотная), затем керосин и внизу вода.

5. Вес камня в воде равен разности его веса в воздухе и архимедовой силы, действующей на него в воде. Архимедова сила равна весу вытесненной жидкости, то есть гравитационной силе, приложенной к объему воды, равному объему камня.

6. Вес камня в воде равен его объему, умноженному на разницу плотности камня и плотности воды, умноженную на ускорение свободного падения. Полученное значение будет равно разнице между весом камня в воздухе и весом камня в воде.