Фізика. 7 клас. Сиротюк

Задачі та вправи № 252-287. Взаємодія тіл. Сила

Розв’язуємо разом

1. Купаючись у річці з мулким дном, можна помітити, що ноги більше грузнуть у мул на мілких місцях, ніж на глибоких. Поясніть чому.

Відповідь: тому що на глибоких місцях діє більша виштовхувальна сила.

2. Визначте, яка архімедова сила діє на тіло об’ємом 5 м3, занурене повністю у воду?

3. Чи потрібно враховувати завантаженість судна під час його переміщення з моря в річку? Довантажувати чи розвантажувати потрібно судно, щоб воно було занурене по ватерлінію?

Відповідь: під час переміщення судна з моря в річку потрібно враховувати завантаженість судна, тому що густина води зменшується. Судно потрібно розвантажувати.

4. Як зміниться рівень води в посудині, у якій плаває чашка, якщо, зачерпнувши нею воду із цієї ж посудини, потопити чашку?

Відповідь: плаваючи, чашка витісняє значно більшу масу води, ніж потонувши. Вода, яка заповнила при зануренні чашку, залишалася в цій самій посудині. Рівень води знизиться.

Рівень А

252. Чому по кам’янистому дну річки не так боляче ходити босими ногами, як по кам’янистому берегу?

253. Два хлопчики легко підняли під водою в озері камінь, піднесли його до поверхні води й винесли на берег. На березі камінь виявився набагато важчим, ніж під водою. Чому?

Мал. 218

Мал. 219

254. Для чого водолази надівають черевики із свинцевими підошвами, а іноді ще й на груди й спину чіпляють важкі свинцеві пластинки (мал. 218)?

255. Відомо, що, набираючи з річки або озера воду, відро легко піднімати доти, доки воно перебуває у воді, і важче - у міру витягування його з води. Поясніть це явище.

256. Чи однаковим є натяг якірного ланцюга корабля, коли якір висить у повітрі або коли перебуває в товщі води?

257. Яка виштовхувальна сила діє на тіло об’ємом 2 м3, що повністю занурене у воду? У гас?

258. Який об’єм має тіло, занурене повністю у воду, якщо на нього діє виштовхувальна сила 40 Н?

259. У яку рідину повністю занурили тіло, якщо його об’єм дорівнює 200 см3 і на нього діє виштовхувальна сила 1,60 Н?

260. Спливе чи потоне: виливок свинцю у ртуті; дубовий брусок у бензині; шматок льоду в гасі; олія у воді?

261. Чому жир у супі збирається на поверхні?

262. Чому порожня пляшка плаває на поверхні води, а наповнена водою - тоне?

263. Поясніть, чому гідролітаки плавають на воді (мал. 219).

264. Судно важить 100 000 000 Н. Який об’єм води воно витісняє?

265. Манометр, установлений на батискафі, показує, що тиск води дорівнює 9,8 МПа. На якій глибині перебуває батискаф?

Рівень Б

266. До терезів підвішено два однакових алюмінієвих тіла. Чи порушиться рівновага терезів, якщо обидва ці тіла занурити у воду? Одне - у воду, а друге - у гас?

267. Більшість водоростей має тонку гнучку стеблину. Чому їм не потрібні міцні, тверді стеблини? Що станеться з водяними рослинами, якщо випустити воду з водоймища, у якому вони ростуть?

268. Чому виштовхувальна сила, що діє на тіло в будь-якому газі, у багато разів менша від виштовхувальної сили, що діє на те саме тіло в рідині?

269. Яке призначення плавального міхура в риб?

270. Визначте шляхом досліду більшою чи меншою за густину води є густина учнівської гумки.

271. Почистіть картоплину. Шматок її покладіть у воду. Насипайте у воду сіль (розмішуючи її) доти, доки картоплина не спливе. Як пояснити це явище?

272. Виконайте такий дослід: у нижню частину стеаринової свічки встроміть цвях так, щоб свічка плавала у воді вертикально. Запаліть свічку. Чи довго горітиме свічка, плаваючи у воді?

273. Як найпростішим способом відокремити вершки від молока? Що важче: склянка молока чи склянка вершків?

274. Існує такий спосіб очищення зерна від різних домішок: у розчин кухонної солі (20 %) висипають, наприклад, жито, засмічене насінням бур’янів. Насіння бур’янів спливає на поверхню розчину, а зерно тоне. Як це пояснити?

275. Чи потоне у воді сталевий ключ в умовах невагомості, наприклад на борту орбітальної станції, усередині якої підтримується нормальний тиск повітря? Чи діє закон Паскаля в умовах невагомості?

276. У якому молоці - незбираному чи збираному - лактометр занурюється глибше?

277. Які прилади зображено на малюнку 220? Для чого вони призначені? Чому шкали в цих приладів неоднакові?

278. Як за допомогою олівця або лінійки зробити прилад для порівняння густини рідин, що містяться у двох різних посудинах?

279. Виготовте модель денсиметра з пробірки (мал. 221). Для цього у пробірку покладіть стільки шматочків свинцю (сталевих кульок або цвяхів), щоб пробірка трималася на воді вертикально. Позначте напилком межу (рівень води) між підводною і надводною частинами пробірки. Виконайте те саме, занурюючи пробірку в інші рідини.

Мал. 220

Мал. 221

280. Якщо на занурене в рідину тіло діє стала сила FA = gppVT, то яким чином підводний човен (мал. 222) занурюється у воду на велику глибину, а потім спливає?

281. Іноді підводний човен, який опустився на мулисте дно, не може піднятися, незважаючи на те, що відсіки його спорожніли. Інколи доводиться робити холостий постріл з мінного апарата, щоб зірвати човен з місця. Чому?

Мал. 222

282. Підводний апарат (мал. 210), призначений для дослідження морського дна й підводного світу, може занурюватися на глибину до 10 910 м. Розрахуйте тиск морської води на цій глибині.

283. На малюнку 223 зображено човен на підводних крилах. Чому човен тримається на воді? Чому він може розвивати швидкість до 120 км/год?

284. Для переправи кораблів через штучні канали використовують буксири (мал. 224). Чому саме для цієї операції необхідно використовувати буксири? Для чого до корабля закріплюють два троси, а не один?

285. Легкі гумові кулі, наповнені воднем, можуть швидко підніматися вгору. Чому ці кулі піднімаються? Чому на певній висоті вони лопаються?

286. Чи змінюється підіймальна сила аеростата зі збільшенням висоти його підйому? Обчисліть цю силу, якщо об’єм аеростата дорівнює 20 000 м3 і він наповнений воднем. Висота підйому 2 км.

287. Кулю-зонд, об’ємом 10 м3, перед запуском у верхні шари атмосфери наповнили гелієм. Яка виштовхувальна сила діятиме на кулю-зонд? Чи буде вона змінюватися з висотою?

Мал. 223

Мал. 224

ІСТОРИЧНА ДОВІДКА

Вимірювання атмосферного тиску. Галілео Галілей (1564-1642) першим довів, що повітря має вагу. Він зважував скляну кулю. Потім накачував у неї повітря і знову зважував. Різницю між отриманими результатами вчений правильно пов’язав з вагою повітря, яке накачали в кулю. Але Галілей ніяк не міг пояснити іншого досліду. Чому у всмоктувальному насосі з підведеною трубкою заввишки 12 м вода піднімається лише до 10 м? І хоч би скільки далі качали, вода вище не піднімалася!

Учень Галілея Еванджеліста Торрічеллі (1608-1647) дійшов висновку, що рідину «змушує» підніматися не сила наших легенів, а тиск повітря на її поверхню. У 1643 р. він провів експеримент із ртуттю, густина якої у 13,6 раза більша, ніж густина води. Торрічеллі розрахував, що стовп ртуті висотою 760 мм створить такий самий тиск, як і 10-метровий стовп води.

У 1648 р. французький математик і фізик Блез Паскаль (1623-1662) провів досліди із трубкою на схилі гори. Для цього під його керівництвом було проведено серію експериментів з барометром під час піднімання на вершину гори Пюї-де-Дон (її висота близько 1300 м). Із збільшенням висоти зменшувалася кількість повітря над головою, а тому й тиск повітря ставав меншим порівняно з тиском над рівнем моря. Що вище вгору йшов Паскаль, то нижче опускався стовпчик ртуті в його трубці. На основі цих експериментів було вперше доведено, що з висотою атмосферний тиск знижується.

Винайдення гідравлічного преса. Паралельно із Сімоном Стевіном закони гідростатики відкрив Галілео Галілей. Учений вважав, що рідина складається з маленьких кульок, подібно до частинок твердого тіла. Ці частинки зазнають дії сили тяжіння, але вони досить рухливі. Галілей доходить цікавого висновку: якщо рідина міститься в закритій пляшці й одна частина поверхні зазнає певного тиску (за допомогою корка), то цей тиск поширюється в рідині так, що вся інша частина поверхні такого самого розміру зазнаватиме точно такого тиску. Звідси випливає, що тиск, якого зазнає поверхня пляшки, відноситься до тиску на корок так, як площа поверхні пляшки відноситься до поперечного перерізу корка. Тому пляшку, що наповнена водою, легко розбити одним

ударом по корку. Якщо під корком є повітря, то воно послаблює удар. Усі ці результати Галілей використав для конструювання гідравлічного преса, на який у 1594 р. отримав патент терміном на 20 років.

Але гідравлічний прес Галілея не знайшов будь-якого суттєвого застосування. І лише через 200 (!) років англійський механік Джозеф Брама (1749-1814) у Лондоні отримав патент на прес, що був призначений для пресування сіна й бавовни. Тому гідравлічний прес зазвичай називають пресом Брама (мал. 225). У вузькому циліндрі з міцними стінками рухається за допомогою важеля поршень. Цей циліндр з'єднано вузькою трубкою з іншим, широким циліндром, у якому рухається товстий циліндричний поршень.

Мал. 225

ГДЗ до підручника можна знайти тут.