Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 170

Тип: ГДЗ, Решебник.
Авторы: Перышкин И. М., Иванов А. И.
Часть: без частей.
Год: 2026.

Серия: (ФГОС).
Издательство: Просвещение.

   Масса водорода, заполняющего оболочку шара, будет равна m_в = ρ_в ∙ V, а его вес — P_в = m_в ∙ g = ρ_вVg;

P_в = 0,09 кг/м³ ∙ 1 м³ ∙ 10 м/с² = 0,9 Н

   Архимедова сила, действующая на этот шар в воздухе, равна весу воздуха объёмом 1 м³, т. е. F_А = ρ_воздVg;

F_А = 1,3 кг/м³ ∙ 1 м³ ∙ 10 м/с² = 13 Н

   Отсюда вес груза, который может поднять этот шар, равен

F = F_А – P_В; F = 13 Н – 0,9 Н = 12,1 Н

   Но прежде всего шар должен поднять свою оболочку, поэтому вес груза, который может поднять шар, будет меньше рассчитанной величины на вес оболочки. Это и будет подъёмная сила шара.
   Шар такого же объёма, но наполненный гелием, может поднять груз весом 11,2 Н. Значит, подъёмная сила его меньше, чем у шара, наполненного водородом. На практике гелий используют чаще, чем водород, который взрывоопасен.
   В кораблях, подводных лодках, воздушных шарах, дирижаблях используется выталкивающая сила, действующая на них со стороны воды и воздуха. Эту же выталкивающую силу используете и вы, когда плаваете в море, реке, озере, бассейне. Но использование выталкивающей силы — не единственный способ удержаться в воздухе или на воде. Полёт воздушного змея, самолёта, вертолёта, дельтаплана, движение скутера, катера на подводных крыльях, катание на водных лыжах возможны благодаря подъёмной силе крыла, с которой вы познакомитесь в старших классах.

Номер 1.

Почему тяжёлые суда могут плавать?

Ответ:

Плавучесть тяжёлых судов обеспечивается выталкивающей силой, которая является универсальным свойством жидкостей. Эта сила, согласно принципу Архимеда, эквивалентна массе жидкости, вытесненной погружённой частью объекта.

Номер 2.

Зачем на корпус судна наносят ватерлинию?

Ответ:

   Ватерлиния — это отметка на борту судна, показывающая максимально допустимую осадку при полной загрузке в разных условиях.
   Её наносят для:
   Безопасности: Если судно погружается ниже ватерлинии, архимедова сила может оказаться недостаточной для удержания его на плаву, особенно при волнении.
   Учёта плотности воды: солёная вода плотнее пресной, поэтому в ней судно сидит выше. Ватерлиния учитывает эти различия.
   Соблюдения норм грузоподъёмности.

Номер 3.

Что такое грузоподъёмность судна?

Ответ:

Максимально допустимый вес груза, который судно способно безопасно перевозить, не нарушая своих гидростатических характеристик (плавучести и остойчивости), называется грузоподъёмностью. Данный показатель определяется как разница между полным водоизмещением судна (с грузом) и его порожним весом.

Номер 4.

Как рассчитать подъёмную силу шара, наполненного газом?

Ответ:

Подъёмная сила — это разница между архимедовой силой и весом газа вместе с весом оболочки.
Архимедова сила: F_А = ρ_вVg
Вес газа внутри шара: P_газа = m_газа ∙ g = ρ_газаVg
Вес оболочки: P_оболоч
Следовательно, подъёмная сила будет равна:
F_под = F_А – P_газа – P_оболоч

Номер 5.

Как изменяется действующая на шар архимедова сила по мере его подъёма?

Ответ:

Архимедова сила уменьшается с высотой. Из-за снижения плотности воздуха и расширение шара. Шар останавливается на высоте, где:
F_А = F_тяж

Номер 6.

Как регулируют высоту подъёма воздушного шара с помощью горелки?

Ответ:

   Горелка нагревает газ внутри шара, что влияет на подъёмную силу. При нагреве газа: плотность уменьшается, вес газа снижается. Разница между F_А – P_газа увеличивается, следовательно шар будет подниматься.
   При отключении горелки: газ остывает, его плотность растёт. Вес газа увеличивается, значит подъёмная сила падает, шар опускается.
   Сброс балласта:
   Уменьшение P_оболоч позволяет резко увеличить силу подъёма.
   Выпуск газа через клапан: снижение V уменьшает F_А, что ускоряет спуск.
   Регулировка температуры газа — основной способ контроля высоты.

Конец страницы