Чем меньше отношение плотности плавающего тела к плотности жидкости, тем меньшая часть объема тела погружена в жидкость.
Условия плавания однородных тел: если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает, частично погрузившись в жидкость; если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает, полностью погрузившись в жидкость; если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет.
Закон Архимеда для газов: на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила, равная весу газа в объеме тела. Благодаря действию силы Архимеда возможно воздухоплавание.
Воздушные шары наполняют газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха: теплым воздухом, водородом или гелием.
Плавание судов возможно потому, что в части судна, погруженной в воду, есть большие полости, вследствие чего судно вытесняет большой объем воды.
Глубину погружения судна в воду называют осадкой. Наибольшую допустимую осадку отмечают на борту судна ватерлинией.
Массу судна с максимально возможным грузом называют водоизмещением судна.
Грузоподъемность судна равна разности между водоизмещением судна и массой этого судна без груза.
Вопросы и задания
Первый уровень
Какая часть объема плавающего тела погружена в жидкость, если плотность тела в 3 раза меньше плотности жидкости?
В каком случае на плавающую пробку действует большая сила Архимеда — когда пробка плавает в воде или когда она плавает в керосине?
Сформулируйте условия плавания однородных тел.
Тело массой 1 кг имеет объем 900 см3. Будет ли это тело плавать в воде? в керосине?
Почему основная часть айсберга находится под водой?
Металлический шарик тонет в ртути. Из какого металла мог быть сделан этот шарик?
Пластина из пенопласта толщиной 10 см плавает на воде, погрузившись на 2 см. Какова плотность этого пенопласта?
Чем объясняются огромные размеры воздушных шаров?
Почему воздушный шар надо наполнять газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха?
Второй уровень
О неумеющем плавать говорят: плавает как топор. Может ли топор все-таки плавать?
Терпящие бедствие клали иногда записку в бутылку, плотно закрывали ее и пускали «на волю волн». Почему пустая стеклянная бутылка плавает?
Какой вывод о средней плотности тела человека можно сделать из того, что человек может лежать на воде?
Почему плавают суда, изготовленные из материалов, плотность которых больше плотности воды?
Что такое ватерлиния? водоизмещение?
В ртути плавает медный шарик. Где глубина погружения шарика больше — когда опыт проводят на Земле или когда его проводят на Луне?
Человек массой 60 кг стоит на плавающей плоской льдине. Какой может быть масса льдины, если она не полностью погружена в воду?
Какой массы груз сможет поднять воздушный шар, наполненный гелием, если объем шара 60 м3? Масса оболочки шара равна 20 кг.
Составьте задачу на тему «Условия плавания тел», чтобы ответ у задачи был: «В воде будет плавать, а в керосине утонет».
Домашняя лаборатория
Измерьте, какая часть деревянного бруска погружена в воду, когда он плавает. Какой вывод отсюда можно сделать о плотности дерева, из которого сделан брусок?
Проведите опыт с пластилиновой лодочкой, описанный в параграфе.
Налейте в стакан воду до половины и опустите в воду ледяной кубик из морозильника. Понаблюдайте за вашим крохотным айсбергом — какая его часть погружена в воду? Будет ли изменяться уровень воды в стакане при таянии льда? Объясните результаты вашего опыта.
Главное в этой главе
Давлением р называют отношение модуля силы давления F, действующей на некоторую площадь S поверхности, к этой площади: P=F/S.
Единица давления в СИ 1 Па = 1 Н/м2.
Сила давления жидкости или газа на любой участок поверхности перпендикулярна этому участку.
Давление газа на стенку сосуда обусловлено ударами хаотически движущихся молекул газа по стенке.
Закон Паскаля: давление, производимое внешними силами на жидкость или газ, передается без изменений в каждую точку жидкости или газа. Закон Паскаля обусловлен подвижностью молекул жидкости и газа.
С помощью гидравлического пресса, действие которого основано на законе Паскаля, можно получить выигрыш в силе.
Давление жидкостей и газов измеряют манометрами.
При уменьшении объема и при повышении температуры давление газа увеличивается.
Давление жидкости увеличивается с глубиной: на глубине h давление жидкости р = ρgh, где р — плотность жидкости.
Закон сообщающихся сосудов: в сообщающихся сосудах, в которые налита одна и та же жидкость, поверхность жидкости находится на одном уровне.
Земля окружена воздушной оболочкой — атмосферой. Из-за притяжения к Земле атмосфера давит на ее поверхность и на все тела, находящиеся у поверхности Земли.
Атмосферное давление на уровне моря составляет около 100 кПа. Оно примерно равно давлению, создаваемому столбом воды высотой 10 м или столбом ртути высотой 760 мм.
В опыте Торричелли ртуть не выливается из трубки, потому что ее удерживает давление атмосферы на поверхность ртути в чаше.
Атмосферное давление измеряют барометрами.
Понижение атмосферного давления предсказывает ухудшение погоды, а повышение атмосферного давления — улучшение погоды.
С увеличением высоты давление атмосферы уменьшается.
Закон Архимеда: на тело, полностью или частично погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная по модулю весу жидкости в объеме погруженной части тела. Эта сила — равнодействующая сил давления, действующих на все участки погруженной в воду поверхности тела.
Условия плавания однородных тел: если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает, частично погрузившись в жидкость; если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает, полностью погрузившись в жидкость; если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет.
Благодаря действию силы Архимеда возможно воздухоплавание. Воздушные шары наполняют газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха: теплым воздухом, водородом или гелием.
