Задачі та вправи: 250-251

250. Яким 15 із м? двох Атмосферний насосів (мал. тиск 202) можна нормальний. підняти воду на висоту 30 м?

Праворуч на малюнку 220 зображено поршневий рідинний насос з повітряною камерою, а ліворуч — поршневий рідинний насос. Цими рідинними насосами можна качати воду лише з глибини до 10 м.

251. Чому гумові трубки, що з'єднують повітряні насоси з посудинами, з яких викачують повітря, мають товсті стінки?

Гумові трубки, що з’єднують повітряні насоси з посудинами, з яких викачують повітря, мають товсті стінки. Це пов’язано з тим, що під дією атмосферного тиску товстостінні трубки сплющуються менше.

§38. Виштовхувальна сила. Закон Архимеда

Запитання до вивченого

1. Які відомі вам із життя явища вказують на існування виштовхувальної сили?

Камінь в воді легше підняти, чим такий же камінь в повітрі. М’яч занурений у воду спливає. У морі плавати легше, ніж в озері або річці.

2. Що є причиною виникнення виштовхувальної сили?

З боку води на тіло діє сила, яка його виштовхує з води. Цю силу називають виштовхувальною силою. Виштовхувальна (архімедова) сила виникає внаслідок того, що значення гідростатичного тиску на різних глибинах неоднакові й збільшуються з глибиною.

3. Від чого залежить виштовхувальна сила?

Виштовхувальна сила залежить від об’єму зануреного в рідину тіла. Що більш ий об’єм тіла, то більша виштовхувальна сила діє на нього. Виштовхувальна сила залежить від густини рідини, у яку занурене тіло. Що більша густина рідини, то більша виштовхувальна сила діє на занурене в неї тіло.

Узагальнюючи результати спостережень і дослідів, можна зробити такий висновок.

На тіло, занурене в рідину (газ), діє виштовхувальна сила, яка дорівнює вазі рідини (газу), витиснутої цим тілом. Це твердження назвали законом Архімеда, на честь давньогрецького вченого, який його відкрив, за легендою, шукаючи шляхи розв’язування практичної задачі: він мак визначити, чи містяться в золотій короні царя Гієрона домішки срібла. Силу, що виштовхує тіло з рідини або газу, називають ще архімедовою силою.

4. Як можна виміряти силу Архімеда?

Архімедову силу можна визначити експериментально. Для цього підвісимо тіло до динамометра (мал. 207). На тіло діє сило тяжіння майже 10 Н. Зануримо тіло в рідину (мал. 208). Динамометр показує 6 Н. Визначимо різницю показів динамометра. Вона дорівнює 4 Н. Отже, на тіло діє сила Архімеда, яка дорівнює 4 Н.

5. Чи буде діяти сила Архімеда на тіло, яке щільно прилягає до дна?

Ні, не буде, оскільки тиск рідини діє тільки з боків і зверху.

§39. Умови плавання тіл

Запитання до вивченого

1. Сформулюйте умови плавання тіл.

1. Якщо густина суцільного тiла менша, ніж густина рідини

(ρ_т < ρ_р), то тіло буде плавати на поверхні, частково занурившись у воду.

2. У якому випадку тіло плаває, частково виступаючи над поверхнею рідини?

Якщо густина суцільного тіла менша, ніж густина рідшій (ρ_т < ρ_р), то тіло буде плавати на поверхні, частково занурившись у воду.

3. У якій з рідин плаватиме лід: у гасі, воді чи спирті?

Густина льоду становить 916,7 кг/м³ при 0 ℃, гасу— 800 кг/м³, води — 1000 кг/м³, спирту— 789 кг/м³. Згідно з умовами плавання тіл — якщо густина суцільного тіла менша, ніж густина рідини (ρ_т < ρ_р), то тіло буде плавати на поверхні, частково занурившись у воду. Виходячи з цього зробимо висновок: лід плаватиме у воді і тонутиме в гасі і спирті.

4. Для чого використовують денсиметри (ареометри)?

Денсиметри (ареометри) використовують для виміру густини рідини.

5. Чому тоне корабель, який отримав пробоїну?

Корабель, який отримав пробоїну заповнюється водою і його загальна густина зростає і врешті-решт перевищує густину води і тому корабель починає тонути.

6. Що таке осадка? Ватерлінія? Водотоннажність судна?

Усі судна занурюються у воду на певну глибину, яку називають осадкою. Найбільш допустиму осадку позначають на корпусі судна червоною лінією, яку називають ватерлінією (з голланд. ватер— вода). Крім ватерлінії, на суднах роблять інші позначки, які визначають рівень занурення судна в різних морях і океанах та залежно від пори року. Це пов’язано з тим, що густина води в різних місцях Світового океану різна, окрім того, вона залежить ще й від температури води (улітку густина менша, ніж узимку). Кожне судно массвою водотоннажність, або тоннажність. Водотоннажність судна — це вага витиснутої судном води, яка дорівнює силі тяжіння, що діє на судно з вантажем, при його зануренні у воду.

7. Хто вперше здійснив політ на повітряній кулі?

5 травня 1783 р. — пройшла перша прилюдна демонстрація польоту оболонки, наповненої гарячим повітрям. 21 листопада того самого року французькі винахідники брати Жозофі Етьєнн Монгольф’є здійснили перший політ повітроплавців. А через 10 днів французький фізик Жак Шарль помандрував у повітряному океані на аеростаті власної конструкції, оболонка якого була наповнена воднем. Цей аеростат став прообразом дирижаблів.

8. Назвіть повітряні літальні апарати.

Повітряні кулі, стратостати, дирижаблі, зонди піднімаються вгору за рахунок того, що вони наповнені газами, які легші від повітря, і на них діє виштовхувальна сила.

Лабораторна робота № 10.

З’ясування умов плавання тіла

1. Насипте в пробірку стільки піску, щоб вона, закрита пробкою, плавала в мензурці з водою у вертикальному положенні й частина її була над поверхнею води.

5. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю. Зазначте, коли пробірка плаває і коли тоне.

№ дослiду	Виштовхувальна сила, яка діє на пробірку, Н	Вага пробiрки з пiском Р = gm, H	Продовження пробiрки у водi (плаває пробіркачи тоне)
123	0,290,370,38	29,3 г37,570,5	Плаває, занурена на 75 %Плаває, занурена на 96 %Тоне

Висновок: Тіло плаває у воді, коли його загальна густина менше густини рідини.

ЗАДАЧІ І ВПРАВИ

Рівень А