Підручник Фізика 7 клас - Сиротюк В.Д. - Генеза 2015 рік

Розділ 3 ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

§39. УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛ

Ви вже знаєте, що на занурене в рідину тіло діють дві сили: сила тяжіння Fтяж = gm, напрямлена вертикально вниз, і архімедова сила FA = gppVт,напрямлена вертикально вгору.

Під дією цих сил тіло рухатиметься в бік більшої сили. При цьому можливі такі випадки:

1. Якщо сила тяжіння менша від архімедової сили (Fтяж < FA), то тіло спливатиме (мал. 209, a). На поверхні воно буде плавати, частково занурившися на глибину, якої достатньо для виникнення архімедової сили, що врівноважує вагу тіла.

2. Якщо сила тяжіння дорівнює архімедовій силі (Fтяж = FА), то тіло буде в рівновазі в будь-якому місці рідини (мал. 209, б).

3. Якщо сила тяжіння більша за архімедову силу (Fтяж > FА), то тіло потоне (мал. 209, в).

Розглянуті умови плавання тіл кожного разу визначаються співвідношенням між густинами рідини й зануреного тіла.

Мал. 209

Жак-Ів Кусто

1. Якщо густина суцільного тіла менша, ніж густина рідини (рт < рр), то тіло буде плавати на поверхні, частково занурившись у воду.

2. Якщо густина суцільного тіла дорівнює густині рідини (рт = рр), то спостерігатиметься стан байдужої (індиферентної) рівноваги, коли тіло може зависнути на будь-якій глибині (у водоймах це становить небезпеку для судноплавства через можливе зіткнення).

3. Якщо густина суцільного тіла більша, ніж густина рідини (рт > рр), то тіло тонутиме.

Підводний човен, опустившись на мулисте дно, іноді ледь-ледь може відірватися від нього. Таке присмоктування човна до дна виникає тоді, коли човен притискується до ґрунту так, що між ним і ґрунтом немає води. Отже, вода не тисне на його нижню частину, тобто не виникає виштовхувальної сили.

Для виконання підводних робіт використовують водолазні костюми (мал. 210). Вони мають масу до і більше 50 кг, тому що їх підошви роблять свинцевими, щоб збільшити вагу водолаза і надати йому більшої стійкості під час роботи у воді.

Як же може водолаз пересуватися в такому важкому костюмі? Завдяки значному об’єму костюма виштовхувальна сила води зрівноважує майже всю його вагу, тому водолаз має можливість вільно пересуватися у воді. Користуючись аквалангом, який винайшов відомий дослідник морських глибин французький учений Жак-Ів Кусто, людина може довго перебувати у воді й вільно плавати (мал. 211).

Для дослідження морів і океанів на великих глибинах використовують батисфери й батискафи. Батисфера (з грец. батис - глибокий і сфера) - це дуже міцна сталева куля з ілюмінаторами (вікнами) з товстого скла. Усередині кулі перебувають дослідники, які підтримують зв’язок з кораблем. Батисферу опускають на сталевому тросі (мал. 210).

Батискаф (з грец. батис - глибокий; скафос - судно) відрізняється від батисфери тим, що він не утримується на тросі, має власний двигун і може вільно переміщатися на великих глибинах (до 11 км) у будь-яких напрямах (мал. 210, 212).

Тіло, яке має меншу густину, ніж деякі рідини, по-різному заглиблюється в них. Це явище використовують у ареометрах (з грец. араіос - рідкий і метрео — міряю) - приладах для вимірювання густини рідини за глибиною їх занурення. Будь-який ареометр є скляним поплавком у вигляді трубки з поділками й тягарем унизу (мал. 213, а). Він занурюється в рідину тим глибше, чим менша густина рідини. У нижній частині ареометра може бути термометр для вимірювання температури досліджуваної рідини.

Мал. 210

Мал. 211

Мал. 212

Ареометри мають ще й іншу назву, їх називають денсиметрами (з лат. денсус - густий і метрео - міряю). Денсиметрами можна виміряти густини рідин від 0,7 до 2,0 г/см3.

На малюнку 213, б показано денсиметри різних видів:

1 - денсиметр для вимірювання густини рідин, які мають густину меншу, ніж вода. Межі вимірювання: 800-1000 кг/м3;

2 - денсиметр для вимірювання густини рідин, які мають більшу густину, ніж вода. Межі вимірювання: 1000-1200 кг/м3;

Мал. 213

3 - денсиметр для вимірювання густини рідин, які мають густину більшу, ніж вода. Межі вимірювання: 1000-2000 кг/м3;

4 - спиртометр. Межі вимірювання: 0-95 %;

5 - лактометр. Має позначки: «Чисте молоко», « води», « води», « води».

Мал. 214

Тіло, яке плаває, своєю підводною частиною витискує воду. Вага цієї води дорівнює силі тяжіння, що діє на тіло. Це справедливо й для будь- якого судна. Вага води, яку витискує підводна частина судна, дорівнює силі тяжіння, що діє на судно з вантажем.

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 (мал. 214). 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 має свою 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.

Найбільші судна використовують для перевезення нафти, їх називають танкерами. Водотоннажність таких суден сягає 5 000 000 000 Н.

Понад 200 років відділяють нас від перших повітряних польотів людини.

5 травня 1783 р. відбулася перша прилюдна демонстрація польоту оболонки, наповненої гарячим повітрям. 21 листопада того самого року французькі винахідники брати Жозеф і Етьєнн Монгольф’є здійснили перший політ повітроплавців (мал. 215). А через 10 днів французький фізикЖак Шарль помандрував у повітряному океані на аеростаті власної конструкції, оболонка якого була наповнена воднем. Цей аеростат став прообразом дирижаблів.

Для дослідження верхніх шарів атмосфери на метеорологічних станціях запускають невеликі, діаметром 1-2 м, повітряні кулізонди (мал. 216). Вони піднімаються на висоту до 35-40 км. До них підвішують прилади, які посилають по радіо сигнали про висоту польоту, тиск, температуру повітря. За напрямом і швидкістю польоту кулі можна визначати напрям і силу вітру на різних висотах. Відомості, які отримують з таких зондів, дуже важливі для прогнозування погоди.

Мал. 215

Мал. 216

Мал. 217

На малюнку 217 зображено керований літальний апарат, легший від повітря, - дирижабль. Цьому апарату надають руху гвинти, які обертаються двигунами. Великим недоліком апаратів такого типу є те, що їх оболонка наповнюється воднем, а цей газ вогненебезпечний.

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

Це цікаво знати

У червні 1893 р. канадський пароплав «Порція» робив рейс з порту Сент-Джон (Ньюфаундленд) у Нью-Брансуїк. Повз судно пропливали величезні льодові гори - айсберги. Пасажири захотіли краще роздивитися айсберг й умовили капітана наблизитися до одного з них. «Порція» застопорила машини за 70 м від айсберга. Довжина плавучої гори дорівнювала майже 250 м, а висота - 60 м. Несподівано льодове громаддя, що іскрилося на сонці, швидко відійшло від пароплава, і водночас корпус судна зазнав різкого поштовху. Здивовані матроси й пасажири побачили, що пароплав лежить на величезній крижині і з кожною секундою піднімається дедалі вище над поверхнею води.

Стався неймовірний випадок! Відомо, що час від часу айсберги перевертаються. Пароплав був підхоплений щілиною в підводній частині айсберга і залишався на вершині льодової гори впродовж кількох хвилин. Потім айсберг хитнувся і знову зайняв попереднє положення, а судно благополучно опинилося у воді. А втім, не зовсім благополучно: у його обшивці утворилася тріщина і «Порція» ледве дісталася найближчого порту.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Сформулюйте умови плавання тіл.

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

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

4. Для чого використовують денсиметри (ареометри)?

5. Чому тоне корабель, який отримав пробоїну?

6. Що таке осадка? Ватерлінія? Водотоннажність судна?

7. Хто вперше здійснив політ на повітряній кулі?

8. Назвіть повітряні літальні апарати.

Лабораторна робота № 10

З’ясування умов плавання тіла

Мета роботи: з’ясувати умови, за яких тіло плаває і за яких тоне.

Прилади і матеріали: терези, набір важків, вимірювальний циліндр або мензурка, пробірка, корок, дротяний гачок, сухий пісок, паперові серветки.

Хід роботи

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

2. Визначте виштовхувальну силу, що діє на пробірку. Ця сила дорівнює вазі води, витісненої пробіркою. Щоб обчислити цю вагу, треба спочатку визначити об’єм витісненої води. Для цього позначте рівні води в мензурці до і після занурення пробірки у воду. Знаючи об’єм та густину витісненої води, обчисліть силу за формулою FB = pgV.

3. Вийміть пробірку з води, протріть її паперовою серветкою. Визначте на терезах масу пробірки з точністю до 1 г та обчисліть силу тяжіння, яка діє на неї, за формулою Fтяж = Р = mg.

4. Насипте в пробірку ще трохи піску. Знову визначте виштовхувальну силу й силу тяжіння. Повторюйте досипання доти, доки закрита корком пробірка не потоне.

5. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.

досліду

Виштовхувальна сила, яка діє на пробірку,FB, Н

Вага пробірки з піском Р, Н

Поводження пробірки у воді (плаває пробірка чи тоне)

1

2

3

     

6. Зробіть висновки про умови плавання тіл у рідині.

Для допитливих

1. Визначте, яка виштовхувальна сила діє на дерев’яний брусок, що вільно плаває на поверхні води. Порівняйте цю силу з вагою бруска.

2. Яка виштовхувальна сила діятиме на дерев’яний брусок, якщо його повністю занурити у воду? Що можна сказати про густину деревини, з якої виготовлено брусок, і густину води?

3. Зробіть підрахунки, вантаж якої маси може витримати брусок, залишаючись на поверхні води.

ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

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?

Розв’язання

За формулою FА = gppVT визначаємо архімедову силу:

FА = 10  ∙ 1000  ∙ 5 м = 50 000 Н.

Відповідь: FA = 50 кН.

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

Мал. 222

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?

282. Нідводний 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

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

Контрольні запитання

1. Що відбувається під час взаємодії двох тіл?

2. Як ураховують явище інерції під час скидання з літака парашутиста в заданий пункт?

3. Що таке маса тіла?

4. Що дають знання про густину речовини?

5. Що характеризує сила?

6. Чому м'яч, кинутий вертикально вгору, падає на Землю? Які сили при цьому діють?

7. У чому відмінність між вагою тіла й силою тяжіння, яка на нього діє?

    8.  Сила тертя кочення менша від сили тертя ковзання. Чому взимку їздять саньми, а не возом?

9. Що таке тиск і сила тиску?

10. Від чого залежить гідростатичний тиск?

11. Яка властивість атмосферного тиску?

12. У чому полягає особливість рідинних насосів?

Що я знаю і вмію робити

Я вмію визначати масу, густину і вагу тіл.

1. Кит завдовжки 33 м має вагу 1 500 000 Н, що відповідає вазі 30 слонів. Визначте масу кита і вагу слона.

2. Об’єм латунної деталі 400 см3, а маса 2,5 кг. Визначте густину деталі. Чи збігається отриманий результат з табличним значенням густини латуні? Чи суцільна деталь?

Я знаю, у яких випадках діють ті чи інші сили.

3. Чим пояснити наведені нижче явища: 1) наявністю інерції; 2) дією сили тяжіння; 3) дією сили пружності; 4) існуванням ваги; 5) невагомістю?

А людина, яка спіткнулася, падає вперед

Б Місяць обертається навколо Землі

В кладка через струмок прогинається, коли на неї стати

     Г космонавти «плавають» у космічному кораблі

Д пружина, до якої підвісили вантаж, розтягується

4. Під дією якої сили відбуваються зазначені явища: 1) земного тяжіння; 2) пружності; 3) тертя?

А яблуко падає з яблуні

    Б припиняється рух автомобіля після вимкнення двигуна

    В м'яч змінює напрям швидкості при ударі в штангу

Я знаю, як на малюнках зображають сили.

5. У якому випадку (мал. 226) зображено:

    а) вагу тіла; б) силу тяжіння; в) силу пружності?

Я вмію пояснювати явища.

    6. На малюнку 227 зображено конусоподібні ямки, які вириває мурашиний лев - досить сильна комаха-хижак, яка харчується іншими різноманітними комахами. Різкими рухами своїх кінцівок він вигрібає з-під себе пісок. Під час зсування вниз викинутий пісок утворює конусоподібну ямку. Сам же хижак потім ховається в піску під вершиною такого конуса, підчищаючи час від часу свою споруду викиданням вгору піску. Рухаючися по поверхні ґрунту, майбутня жертва потрапляє на поверхню такого конуса й вже не може вилізти вгору. Разом з піском, що зсувається вниз, комаха потрапляє в полон до мурашиного лева. Які фізичні явища можна знайти в описаному випадку?

Мал. 226

Мал. 227

За яких умов кут нахилу піску буде іншим?

7. Умань - одне із старовинних міст України. Минуле Уманщини багате на історичні події. На її території відбувалися запеклі бої українського народу з польською шляхтою та татарами. Так, у січні 1655 року польська шляхта напала на Україну. Оборонці міста розмістилися в найбільш укріпленому місці, оточеному валами. Але воїни розуміли, що однієї їхньої хоробрості буде замало, тому облили вали водою, які на морозі покрилися льодом. Поясніть, як це могло допомогти оборонцям? Чому?

Я знаю, які є прилади для вимірювання сил, і вмію ними користуватися.

8. Які прилади зображено на малюнку 228? Визначте масу і вагу зображених предметів.

9. За малюнком 229 визначте силу тяжіння, яка діє на баклажан, і вагу баклажана. Зобразіть це графічно. Яка маса баклажана?

Я вмію визначати значення сил.

    10. Яка сила тяжіння діє на тіло масою 1 кг 300 г?

11. Парашутист, маса якого 70 кг, рівномірно рухається. Визначте силу опору повітря, яка діє на парашутиста.

Я знаю, які тіла плавають, а які - тонуть.

     12. Чому залізний циліндр тоне у воді, а лід - плаває?

     13. Лід плаває у воді. Чи буде він плавати в бензині?

Мал. 228

Мал. 229

Мал. 230

14. Поплавок масою m0 у формі прямокутного паралелепіпеда заввишки h, завширшки й завдовжки 2h плаває у воді, як показано на малюнку 230. Визначте:

а) густину речовини поплавка, вважаючи його суцільним;

б) глибину занурення поплавка, коли він буде плавати в олії;

в) якою повинна бути шкала, яку можна прикріпити до поплавка, щоб за глибиною занурення поплавка можна було б визначити густину рідини, у якій він плаває;

г) дія яких засобів вимірювання ґрунтується на залежності глибини занурення приладу від густини рідини;

д) масу найбільшого залізного вантажу, який поплавок може втримати на плаву. Запропонуйте, як його потрібно прикріпити до поплавка;

е) як буде змінюватися глибина занурення поплавка у воді, коли наливати в посудину гас.

Я вмію конструювати.

15. «Молоток без віддачі». До найпоширеніших інструментів належить звичайний молоток. Він пройшов шлях розвитку від кам'яного до сталевого й залежно від призначення може мати різну вагу, форму тощо. Проте одним з його недоліків залишається те, що під час удару по масивному тілу з пружного матеріалу, наприклад виготовленого зі сталі, виникає віддача - молоток відскакує назад. Це створює певні труднощі в його експлуатації. Запропонуйте конструкцію молотка, який не мав би такого недоліку.

16. «Запобігання потопу». Для того щоб вода не виливалася з переповненої ванни, у її верхній частині зроблено отвір, який сполучається з каналізаційною трубою, у яку й починає виливатися «зайва» вода. Очевидно, що таке запобігання потопу призводить до значних втрат води. Запропонуйте пристрій, який давав би сигнал про наповнення ванни, а за необхідності ще й припиняв її витікання з крана.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ

Варіант 1

1. Якщо два тіла взаємодіють між собою і перше з них після взаємодії зазнає більшої зміни швидкості руху, то кажуть, що...

А маси цих тіл однакові

Б маса першого тіла більша, ніж другого

В маса першого тіла менша, ніж другого

2. Чи може рухатися тіло, якщо на нього не діють інші тіла?

А може, якщо воно вже рухалося

Б не може

В може, але згодом зупиниться

3. Чи однакову масу мають однакові відра з питною і морською водою?

А однакову

Б різну

4. Чи зміниться сила тяжіння, що діє на мідну деталь, якщо її розплавити?

А зміниться

Б не зміниться

5. Яка вага кулі масою 2 кг?

А 19,6 Н

Б 29,4 Н

В 21 Н                                          

Г 18Н

6. Які з указаних причин впливають на значення сили тертя?

А природа поверхонь, які труться

Б сили, які притискають поверхні, що труться, одну до одної

В шорсткість поверхонь тіл

7. Які величини потрібно знати, щоб розрахувати тиск на дно посудини?

А висоту стовпа й густину рідини

Б силу тиску на дно і площу дна

В вагу рідини і її об’єм

8. Якому тиску в паскалях відповідає 1 мм рт. ст.?

А 1013 Па    

Б 133,3 Па                  

В 133,3гПа

Г 10,13 Па

9. У гідравлічному пресі площа малого поршня дорівнює 4 см2, великого - 400 см2. У скільки разів виграш у силі дає цей прес?

А 100

Б 400

В 10

Г 16 000

10. Визначте силу, з якою повітря тисне на поверхню столу, довжина якого 1,2 м, ширина - 60 см. Атмосферний тиск нормальний.

А 13 888 Н  

Б 7,2 кН

В 7200 кН

Г 72 кН

11. Чи зміниться значення архімедової сили, яка діє на підводний човен, якщо він з моря зайде в дельту річки?

А не зміниться

Б збільшиться

В зменшиться

12. Тіло плаває всередині рідини, якщо...

А сила тяжіння більша за архімедову силу

Б сила тяжіння дорівнює архімедовій силі

В сила тяжіння менша від архімедової сили

Варіант 2

1. Якщо на рухоме тіло не діють інші тіла, то швидкість його руху...

А зменшується

Б збільшується

В не змінюється

2. У відро вагою 19,6 Н налили 10 л води. Якою стала загальна маса відра з водою?

А 29,6 кг    

Б 117,6 кг  

В 12 кг       

Г 20,6 кг

3. Чи може тіло рухатися, якщо сила тяги й сила тертя рівні між собою?

А тіло обов'язково перебуватиме у спокої

Б тіло може рухатися рівномірно

В може рухатися, але швидкість тіла буде зменшуватися

4. Яка сила тяжіння діє на тіло масою   3 кг?

А 30 Н       

Б 29,43 Н   

В 31 Н       

Г 29 Н

5. Визначте жорсткість пружини динамометра, до якого підвісили тіло масою 100 г, якщо вона видовжилася на 1 см.

А 100 Н/мг 

Б 102 Н/м  

В 98,1 Н/м 

Г 97 Н/м

6. Чи залежить сила тертя від площі поверхні тіл, які труться?

А залежить

Б не залежить

7. Чи залежить тиск рідини на дно посудини від площі її дна?

А не залежить

Б залежить, що більша площа, то більший тиск

В залежить, що менша площа, то менший тиск

8. При нормальному атмосферному тиску вода за поршнем насоса піднімається не більше ніж на 10,3 м. На яку висоту за одних і тих самих умов піднімається за поршнем нафта? Густина нафти дорівнює 800 кг/м3.

А 10,3 м     

Б 12,9 м     

В 11,3 м     

Г8м

9. Визначте висоту рівня води у водонапірній башті, якщо манометр, установлений біля її основи, показує тиск 22 кПа.

А 2,2 м       

Б 10,3 м     

В 12 м        

Г 22м

10. У воду кидають дві однакові закриті пляшки - з водою і порожню. Чи однакова архімедова сила діятиме на них, якщо вони будуть під водою?

А більша на порожню пляшку

Б більша на пляшку з водою

В однакова

11. Тіло вагою 20 Н при зануренні у воду витискує об'єм води, який важить 15 Н. Чи потоне тіло?

А потоне

Б буде плавати всередині рідини

В буде плавати на поверхні рідини

12. Пробірку помістили в мензурку з водою. Рівень води при цьому підвищився від поділки 100 до 120 мл. Скільки важить пробірка, яка плаває у воді?

А 2 Н           

Б 0,2 Н         

В 0,02 Н       

Г правильної відповіді немає



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