>>> Перейти на полный размер сайта >>>

ФИЗИКА

Учебник для 7 класса

§ 23.1. Условия плавания тел

Какая часть объема плавающего тела погружена в жидкость? Если тело плавает, то действующая на него сила Архимеда уравновешивает силу тяжести: F_A = F_т. Сила Архимеда F_A = ρ_жgV', где ρ_ж — плотность жидкости, V' — объем погруженной в жидкость части тела. Для однородного тела, то есть тела, состоящего из одного и того же вещества, сила тяжести F_т = mg = ρ_тVg, где V — объем всего тела.

Подставим в равенство F_A = F_т выражения для силы Архимеда и силы тяжести. Мы получим ρ_жgV' = ρ_тVg. Отсюда

то есть чем меньше отношение плотности плавающего тела к плотности жидкости, тем меньшая часть объема тела погружена в жидкость.

Например, сосновое бревно плавает в воде, погрузившись наполовину, потому что плотность сосны составляет 0,5 от плотности воды, а ледяной айсберг плавает, погрузившись в воду на 9/10 потому что плотность льда составляет 0,9 от плотности воды (рис. 23.1).

Рис. 23.1. Подводная, невидимая часть айсберга в 9 раз больше его видимой, надводной части. По этой причине айсберги очень опасны для судов: до наших дней дошли отзвуки трагедии «Титаника» — огромного пассажирского лайнера, который в начале 20-го века затонул, столкнувшись с айсбергом

Условия плавания однородных тел. Из равенства

следует, что если ρ_т < ρ_ж, то V' < V, а если ρ_т = ρ_ж, то V' = V. Если же ρ_т > ρ_ж, то даже при полном погружении тела сила Архимеда F_A = ρ_жgV меньше, чем сила тяжести F_T = ρ_тgV, то есть тело будет тонуть.

Это означает, что:

• если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает, частично погрузившись в жидкость (рис. 23.2, а);
• если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает, полностью погрузившись в жидкость (рис. 23.2, б);
• если же плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет (рис. 23.2, в).

Рис. 23.2. К условиям плавания однородных тел

В какой известной вам жидкости будет плавать стальной брусок? Будет ли в этой жидкости плавать серебряный брусок? золотой?

Условия плавания тел вы будете изучать на опыте в лабораторной работе № 10.