Розв'язання вправ та завдань до підручника «Фізика» В. Д. Сиротюк 7 клас - 2015 рік

МЕХАНІКА

РОЗДІЛ 2. МЕХАНІЧНИЙ РУХ

ЗАДАЧІ І ВПРАВИ

Рівень А

252. По кам’янистому дну річки не так боляче ходити босими ногами, як по кам’янистому берегу, оскільки в воді на тіло діє виштовхувальна сила, яка зменшує його вагу.

253. На камінь у воді діє виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює різниці ваги тіла в повітрі та ваги тіла в воді.

254. Водолази надівають черевики зі свинцевими підошвами з тим, щоб легше занурюватися на певну глибину.

255. На відро з водою в річці або озері діє виштовхувальна сила, яка зменшує його вагу. Щойно відро витягнули з води — на нього діє лише сила тяжіння,

256. Натяг якірного ланцюга корабля у повітрі більший, ніж у воді, оскільки на якір діє в воді виштовхувальна сила.

257.

Дано:

Розв’язання:

За законом Архімеда на тіло, занурене в рідину, діє з її боку виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює вазі витісненої тілом рідини і напрямлена вгору: F = ρgV, де ρ — густина рідини, V — об’єм тіла, зануреного в рідину.

Виштовхувальна сила, що діє на тіло, занурене у воді:

FB = ρBgV, отже, FB = 1000 ∙ 9,81 ∙ 2 = 19620 (Н).

Fr = ρгgV, отже, Fr = 800 ∙ 9,81 ∙ 2 = 15 696 (Н).

Відповідь: виштовхувальна сила, що діє на тіло, занурене у воду, 19620 Н; у гас— 15696 Н або 20 кH, 16 кН.

258.

Дано:

Розв’язання:

На тіло, занурене в рідину, діє виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює вазі витісненої тілом рідини: F = ρgV, де ρ - густина, рідини, V — об’єм тіла, зануреного в рідину.

Отже, об’єм тіла, повністю зануреного у воду:

Перевіримо одиниці вимірювання:

Знаходимо числове значення:

Відповідь: тіло має об’єм 4,08 дм 3 або 0,04 м3.

259.

Відповідь: ρ = 815,49 кг/м3гасу = 800 кг/м3). Тіло занурене в гас.

260. 1)

ρрт > ρсв — тіло спливає у ртуті;

2)

ρдуб > ρбенз — тіло тоне у бензині;

3)

ρводи > ρолії — тіло спливає у воді;

4)

ρльоду > ρгасу — лід тоне у гасі.

Виливок свинцю спливе у ртуті; дубовий брусок потоне у бензині; шматок льоду потоне в гасі; олія плаватиме на поверхні води.

261. Жир має меншу густину.

262. В порожній пляшці є повітря, густина якого набагато менша, ніж густина води. Тому під дією сили Архімеда порожня пляшка спливає, а пляшка, наповнена водою, — тоне (Fтяж > Fa)

263. Тому що густина поплавків набагато менша, ніж густина води. Тому під дією сили Архімеда гідроплан плаває на воді.

264.

Дано:

Р = 100 000 000 Н

mB - ?

Розв’язання:

За умовою плавання тіл, судно буде плавати, частково занурившись на глибину, якої достатньо для виникнення виштовхувальної сили F, що врівноважує вагу тіла Р : F = Р.

Виштовхувальна сила чисельно дорівнює вазі витісненої судном води: F = ρBgV, де ρB — густина води, V — об’єм тієї частини судна, що занурена у воду.

Оскільки mB = ρBV, то F = mBg.

Отже, Р = mBg, звідки mB = P/g.

Перевіримо одиниці вимірювання:

Знаходимо числове значення:

Відповідь: судно витісняє 10194 т води або приблизно 10000 т води.

265.

Дано:

Розв’язання:

Скористаємось формулою: р = ρgh, де р — тиск рідини на глибині h, ρ — густина рідини, g = 9,81 H/кг.

З цієї формули одержуємо:

Перевіримо одиниці вимірювання:

Знаходимо числове значення:

Відповідь: батискаф знаходиться на глибині 970 м.

Рівень Б

266. Виштовхувальна сила, яка діє на повністю занурене у рідину тіло, не залежить від глибини його занурення, а залежить лише від об’єму тіла та густини рідини. Рівновага терезів не порушиться, якщо обидва тіла з алюмінію занурити у воду. Якщо одне тіло занурити у воду, а друге — у гас, терези більше нахиляться в бік гасу!

267. У воді рослина та її стебла знаходяться в так званому «зваженому» стані, коли сила тяжіння за величиною дорівнює архімедовій силі. Тому ті рослини, які ростуть на поверхні Землі, мають більш міцний каркас. Якщо випустити воду з водоймища, то рослини «впадуть».

268. Густина газу набагато менша, ніж густина рідини, тому виштовхувальна сила, яка залежить від 'густини, буде набагато більша в рідині ніж у газі.

269. В міхур риби потрапляє повітря, завдяки чому збільшується виштовхувальна сила (Fтяж = Fa) і риба плаває у воді.

270. Занурити в воду гуму. Визначити попередній об’єм воли VB, а потім об’єм після занурення V. За формулою FA = ρgV — визначити силу Архімеда. Якщо гума тоне, це свідчить про те, щогустина гуми більша, ніж густина води, а якщо спливає, то навпаки.

271. Густина насиченого розчину солі в воді стає значно більшою від густини картоплини і тому картоплина спливе. А при зануренні в чисту воду (ρкарт > ρводи) вона тоне.

272. Свічка плаває у воді вертикально до тих пір, поки об’єм зануреної частини свічки менший, ніж незануреної. Поки свічка плаває, вона виштовхує об’єм води, вага якої дорівнює вазі свічки плюс цвяха. Коли свічка починає тонути, вона виштовхує об’єм, рівний об’єму цвяха, який значно менший, оскільки густина цвяха більша від густини води.

273. Для відокремлення вершків від молока необхідно молоко поставити в холодне місце. Густина вершків менша від густини молока, і вони спливають під дією архімедовоі сили.

274. Зерна жита і ріжка тонуть у воді, тому їх густини більші, ніж у простої води. Коли додають сіль, густина води збільшується. Оскільки густина ріжка менша, ніж солоної води, то ріжок спливає.

275. В умовах невагомості вага рідини або гасу, яку виштовхує тіло, дорівнює нулю, тому сила Архімеда не виникає. Таким чином, сталевий ключ в умовах невагомості не потоне.

276. У збираному молоці лактометр занурюється менше, оскільки його густина більша, ніж у незбираного молока. Принцип дії лактометра засновано на дії сили Архімеда. Чим менша густина рідини, тим більше занурюється лактометр.

277. На малюнку 220 намальовані різні ареометри — прилади для вимірювання густини рідини за глибиною занурення. Будь-який ареометр є скляним поплавком у вигляді трубки з поділками і тягарцем унизу. Він занурюється в рідину тим глибше, чим менша густина рідини. Ареометри називають ще денсиметрами. Денсиметр призначений для вимірювання густини рідини, які мають густину більшу, ніж вода (на малюнку це лівий ареометр). Денсиметр для вимірювання густини рідин, які мають меншу густину, ніж вода, зображений посередині. У нижній частині ареометра може бути термометр для вимірювання температури рідини (це правий ареометр на мал.).

278. На один кінець олівця або лінійки прикріпити шматок пластиліну, потім занурити в досліджувану рідину та поставити позначку відповідно з рівнем рідини. Після чого цей олівець або лінійку треба опустити в іншу рідину. Якщо олівець занурився глибше ніж, в попередньому випадку, то густина першої рідини більша, ніж другої.

279. Виготовлення саморобного денсиметра з пробірки.

280. Щоб човен утримався на воді, необхідно, щоб його вага не перевищувала вагу води, яка витісняється.

Оскільки об’єм підводної частини човна дорівнює об’єму води, що витісняється, одержуємо:

Vпідвод min = Vвод min

Коли підводний човен занурюється, він набирає воду в спеціальні відсіки для збільшення сили тяжіння, коли спливає — виливає.

281. Якщо зробити холостий постріл з мінного апарата, то вода заходить під човен і допомагає зменшити силу тяжіння, яка діє на нього, а також тиск води на верхню поверхню тіла.

282.

Дано:

Розв’язання:

Тиск рідини р на глибині h визначаємо за формулою: р = ρgh, де ρ — густина рідини, g = 9,81 H/кг.

Знаходимо числове значення:

р = 1030 ∙ 9,81 ∙ 10910 = 110 125 560 (Па) ≈ 110,125 (МПа).

Відповідь: тиск морської води на цій глибині 110,125 МПа.

283. Човен підтримує сила зустрічного потоку води, який набігає на його крила. Він може розвивати швидкість до 120 км/год, тому що він долає не силу опору води, а повітря, бо він увесь знаходиться над поверхнею води. (Опір зменшується приблизно у 800 разів)

284. Штучні канали дуже вузькі, а кораблі мають велику масу та інертність і якщо будуть рухатися самі, то при найменшому відхиленні від курсу він не зможе одразу зупинитися та зіткнеться зі стінкою каналу. Два троси, які фіксують його положення та не дають звернути з курсу.

285. Густина водню менша, ніж густина повітря. Тому повітря діє з більшою виштовхувальною силою, ніж водень (Fвишт = ρгазуgV). Підйомна сила кулі дорівнює На великій висоті густина повітря значно знижується. Тому, щоб підйомна сила була достатньою; необхідний великий об’єм кулі. Оболонка кулі не витримує. такого зростання та лопається.

286.

Дано:

Розв’язання:

Якщо не враховувати вагу оболонки аеростата, то його підіймальна сила Fп чисельно дорівнює різниці виштовхувальної сили F і ваги водню ρвgV: Fп = F - ρвgV.

За законом Архімеда на тіло, занурене в газ, діє виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює вазі витісненого тілом газу і напрямлена вгору: Fп = ρпgV, де pп — густина повітря, V — об’єм аеростата.

З таблиці маємо: ρп = 1,29 кг/м3 — густина повітря, ρв = 0,09 кг/м3 — густина водню (значення при 0 °С і тиску 760 мм рт. ст.). Отже, Fп = ρпgV - ρвgV = (ρп - ρв)gV.

Знаходимо числове значення: Fп =п - ρв)gV = (1,29 - 0,09) ∙ 20 000 ∙ 9,81 = 235 440 (Н) ≈ 235 (кН) — підіймальна сила аеростата на рівні моря.

При збільшення висоти підйому тиск повітря зменшується (на висоті 2 км тиск 596 мм рт. ст.), густина повітря ρв зменшується, отже, і підіймальна сила Fп зменшується.

Відповідь: підіймальна сила аеростата 235 кН.

287.

Дано:

Розв’язання:

За законом Архімеда на тіло, занурене в газ, діє виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює вазі витісненого тілом газу і напрямлена гору: F = ρпgV, де ρп — густина повітря, V — об’єм кулі-зонду.

З таблиці маємо:

ρп = 1,29 кг/м3 — густина повітря (значення при 0 °С і тиску 760 мм рт ст.).

Отже, виштовхувальна сила, що діє на кулю-зонд: Fв = 1,29 ∙ 10 ∙ 9,81 = 126,549 (Н) ≈ 127 (Н).

При збільшення висоти підйому густина повітря ρп зменшується, отже, і підіймальна сила Fп зменшується.

Відповідь: виштовхувальна сила, що діє на кулю-зонд, 127 Н.

Що я знаю і вмію робити

1.

Дано:

Розв'язання:

Масу кита знайдемо за допомогою формули Р = mg, де g = 9,81 Н/кг, звідки

Отже,

Оскільки Рк= NPс, де Рк — вага кита, Рс — вага слона, то Рс = Рк/N.

Отже,

Відповідь: маса кита 153 т, вага слона 50 кН.

2.

Дано:

V = 400 см3

m = 2, 5 кг

ρ - ?

Розв’язання:

З таблиці беремо густину латуні — 8,4 г/см3.

Висновок — деталь порожниста.

10.

Дано:

m = 1 : 3300 = 1,3 кг

FT - ?

Розв’язання:

Сила тяжіння FT прямо пропорційна масі тіла m: FT = mg, де g = 9,81 Н/кг. Звідси маємо: FT = 1,3 ∙ 9,81 = 12,753(H) ≈ 12,8 (Н).

Відповідь: на тіло діє сила тяжіння 12,8 Н.

11.

Дано:

m = 70 кг

Fоп - ?

Розв’язання:

На парашутиста діють дві сили: сила тяжіння Fт = mg і сила опору повітря Fоп, які врівноважують одна одну при рівномірному русі парашутиста.

Тобто: Fоп = Fт = mg. g = 9,81 Н/кг. Отже, Fоп = 70 ∙ 9,81 = 686,7 (Н) ≈ 687 (Н).

Відповідь: сила опору повітря 687 Н.

Тестові завдання

Варіант 1

1. B.

2. А. (рухалося рівномірно).

3. Б.

4. Б.

5. А. р = mg, р = 2 ∙ 9,81 = 19,6 Н.

6. А, В.

7. А.

8. Б. 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

9. А.

10. Г.

11. В.

12. Б.

Варіант 2

1. В.

2. B.

3. Б.

4. Б. F = mg; F = 3 ∙ 9,81 = 29,43 Н.

5. B.

6. Б.

7. А.

8. Б.

9. A.

10. B.

11. А.

12. B.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити