Упражнение 30. Рассмотрите этапы опыта, изображённого на рисунке 159. Какова цель опыта? Какие выводы он позволяет сделать?

1. Цель опыта — изучение условия плавания тел и действия выталкивающей силы. С помощью весов сравнивают вес тела в воздухе и его вес (или силу давления) при погружении в жидкость. Вывод: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости (закон Архимеда). Если плотность тела меньше плотности жидкости, оно плавает. 2. Так как доска плавает на поверхности, сила тяжести уравновешена выталкивающей силой. $F_{арх} = P = 100\,Н$. Ответ: 100 Н. 3. Если тело плавает (не тонет и не всплывает выше), выталкивающая сила равна силе тяжести. $F_{тяж} = m \cdot g = 800\,кг \cdot 10\,Н/кг = 8000\,Н$. $F_{арх} = F_{тяж} = 8000\,Н$. Ответ: 8000 Н. 4. Плотность жидкости больше в том сосуде, где тело погружено меньше (сосуд б), так как выталкивающая сила $F_{арх} = \rho_{ж} g V_{погр}$ должна быть равна силе тяжести. Чем больше плотность жидкости, тем меньший объём тела нужно погрузить для уравновешивания. В обоих случаях сила тяжести равна выталкивающей силе. 5. Плотности веществ: керосин $\approx 800\,кг/м^3$, пробка $\approx 240\,кг/м^3$, парафин $\approx 900\,кг/м^3$, сталь $\approx 7800\,кг/м^3$. В керосине: стальной и парафиновый шарики утонут (опустятся на дно), так как их плотность больше плотности керосина. Пробковый шарик будет плавать на поверхности. 6. Плотность бензина меньше плотности воды. При попытке тушить водой бензин всплывает на её поверхность и продолжает гореть, при этом вода лишь увеличивает площадь разлива огня. 7. 1) Выталкивающая сила для первого бруска (плавает): $F_{арх1} = P_{вытесн.воды} = \rho_{в} g V_{погр} = 1000\,кг/м^3 \cdot 10\,Н/кг \cdot 0,72\,м^3 = 7200\,Н$. 2) Для второго бруска (погружен полностью): $F_{арх2} = \rho_{в} g V = 1000\,кг/м^3 \cdot 10\,Н/кг \cdot 0,9\,м^3 = 9000\,Н$. Различие сил объясняется тем, что выталкивающая сила прямо пропорциональна объёму погружённой части тела.