Вспомните, как определяются силы, действующие на твёрдое тело. Где находится их точка приложения?
Силы, действующие на твёрдое тело, определяются по их величине, направлению и точке приложения. Основные силы включают силу тяжести, приложенную к центру тяжести тела, силы трения, силы упругости и внешние силы. Точка приложения силы — это точка на теле, к которой прикладывается сила.
Обсудите с одноклассниками, почему лодку по воде сдвинуть легко, а для её перемещения по песку надо приложить большое усилие.
Лодку по воде сдвинуть легче, чем по песку, из-за различий в сопротивлении среды. Вода оказывает меньшее сопротивление движению, так как обладает более низким коэффициентом трения по сравнению с сухой и сыпучей поверхностью песка. Песок создаёт значительно большее сопротивление, потому что при передвижении лодки по нему требуется преодолевать сопротивление, связанное с перемещением песчинок и их уплотнением.
Вспомните, как работает гидравлический пресс. Объясните на основе закона Паскаля принцип действия этого устройства
Гидравлический пресс работает на основе закона Паскаля, который гласит, что давление, приложенное к жидкости, передаётся во всех направлениях одинаково. Пресс состоит из двух сообщающихся сосудов разного диаметра. Давление, созданное в меньшем сосуде, передаётся через жидкость и увеличивает силу на большем поршне, что позволяет поднимать тяжёлые грузы.
Обсудите, какой высоты был бы столбик ртути в опыте Торичелли на других планетах?
Высота столбика ртути в опыте Торичелли будет зависеть от силы тяжести на планете. На планетах с меньшей гравитацией высота столбика будет меньше, так как давление атмосферы будет ниже. На планетах с большей гравитацией, напротив, высота столбика увеличится.
Обсудите, как можно изменить объём погружённой в воду части плавающего в ней лёгкого тела. Придумайте несколько способов.
Чтобы изменить объём погружённой части лёгкого тела в воде, можно воздействовать на плотность тела или воды. Один способ — изменить массу тела, добавив или убрав груз. Другой способ — изменить плотность воды, добавив соль, что увеличит подъёмную силу и уменьшит погружение.
Обсудите положения неустойчивого и устойчивого равновесия с энергетической точки зрения.
Положение устойчивого равновесия характеризуется тем, что при малых смещениях тела потенциальная энергия увеличивается, и тело стремится вернуться в исходное положение. Неустойчивое равновесие, напротив, сопровождается уменьшением потенциальной энергии при смещении, и тело уходит из исходного положения, теряя равновесие.
1. Что такое давление? Как можно изменить давление, не изменяя модуль действующей на поверхность силы?
Давление — это физическая величина, равная силе, действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности. Давление обозначается буквой P и измеряется в паскалях (Па). Давление можно изменить, изменяя площадь поверхности, на которую действует сила. Например, при уменьшении площади приложения силы давление увеличится, даже если сила останется неизменной.
2. Как формулируется закон Паскаля?
Закон Паскаля формулируется так: давление, производимое на жидкость или газ в закрытом сосуде, передаётся по всем направлениям одинаково. Это означает, что любое изменение давления в одной части жидкости или газа передается по всему объёму равномерно.
3. От чего зависит давление и сила давления на дно сосуда с налитой в него жидкостью?
Давление на дно сосуда с налитой жидкостью зависит от высоты столба жидкости и её плотности. Сила давления на дно сосуда равна произведению давления на площадь дна. Давление определяется формулой P = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба жидкости.
4. Что такое выталкивающая сила?
Выталкивающая сила, или сила Архимеда, — это сила, действующая на тело, погружённое в жидкость или газ, и направленная вверх. Она равна весу жидкости или газа, вытесненного телом. Эту силу можно выразить формулой F_выт = ρ_жgV, где ρ_ж — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V — объём погруженной части тела.
5. Что такое подъёмная сила?
Подъёмная сила — это сила, которая действует на тело в воздухе или другой среде и направлена вверх. Она возникает из-за разности давления над и под телом. В аэродинамике подъёмная сила, например, удерживает самолёт в воздухе, так как на его крыльях создаётся разное давление, обусловленное их формой и движением.
6. При каком соотношении плотностей жидкости и погружённого в неё тела тело находится в состоянии безразличного равновесия?
Тело находится в состоянии безразличного равновесия при условии, что его плотность равна плотности жидкости, в которую оно погружено. В этом случае выталкивающая сила равна силе тяжести, действующей на тело, и тело ни всплывает, ни тонет, а остается в положении, в котором его разместили.
1. Вес кубика в жидкости при полном погружении в 2 раза меньше, чем в воздухе. Определите отношение плотности жидкости к плотности вещества, из которого сделан кубик.
1) 4 2) 2 3) 1/2 4) 1/4
Если вес кубика в жидкости в 2 раза меньше, чем в воздухе, то выталкивающая сила равна половине веса кубика. Обозначим плотность вещества кубика как ро_т, а плотность жидкости как ро_ж. Тогда: ро_ж = (1/2) * ро_т
Отношение плотности жидкости к плотности кубика:
ро_ж / ро_т = 1/2
Ответ: 3) 1/2.
2. Чему равна глубина водоёма, если на дне давление равно 2 атм?
1) 10 м 2) 20 м 3) 5 м 4) 15 м
Для решения задачи используем формулу для давления в жидкости:
P = P_атм + ρgh.
Где:
P — общее давление на дне (2 атм), P_атм — давление на уровне моря (1 атм), ρ — плотность воды (1000 кг/м³), g — ускорение свободного падения (10 м/с²), h — глубина водоёма, которую нужно найти. Сначала выразим давление на дне через давление на уровне моря:
2P_атм = P_атм + ρgh.
Преобразуем уравнение:
P_атм = ρgh.
Теперь подставим известные значения:
P_атм = 1.013 * 10⁵ Па (давление 1 атм), ρ = 1000 кг/м³, g = 10 м/с².
Найдем h:
h = P_атм / (ρg) = (1.013 * 10⁵) / (1000 * 10) = 10.13 м ≈ 10 м.
Ответ: 1) 10 м.
3. В чём заключается основная причина уменьшения устойчивости лодки, если человек встаёт в ней в полный рост?
1) уменьшается глубина погружения
2) изменяется положение центра тяжести человека
3) увеличивается выталкивающая сила
4) изменяется положение центра тяжести системы человек—лодка
Устойчивость лодки уменьшается, когда человек встаёт в полный рост, так как центр тяжести системы человек-лодка поднимается, что делает систему менее устойчивой. Ответ: 4) изменяется положение центра тяжести системы человек-лодка.
4. Лёгкий шарик объёмом V и массой m положили в сосуд с жидкостью, в которую он погрузился на треть своего объёма. На сколько изменился уровень жидкости в сосуде, если площадь сечения сосуда S?
Шарик объёмом V погрузился в жидкость на треть своего объёма, поэтому объём вытесненной жидкости равен V/3. Изменение уровня жидкости в сосуде: Δh = (V/3) / S
где S — площадь сечения сосуда.
Ответ: уровень жидкости увеличился на V/(3S).