Упр.27.54 ГДЗ Лукашик 7-9 класс по физике (Физика)

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Лукашик, Иванова 7 класс, Просвещение: Какую силу надо приложить, чтобы удержать под водой кусок пробкового дерева, масса которого равна 80 г?

На кусок пробкового дерева действуют две основные силы: сила тяжести $$mg$$ вниз и выталкивающая сила Архимеда $$F_A$$ вверх. Чтобы удержать его под водой, нужно приложить вниз силу $$F$$, равную разности между силой тяжести и силой Архимеда:

$$F=mg-F_A$$

Так как $$F_A=\rho_{\text{в}}Vg$$, а $$V=\frac{m}{\rho_{\text{д}}}$$, то

$$F=mg-\rho_{\text{в}}\frac{m}{\rho_{\text{д}}}g=mg\left(1-\frac{\rho_{\text{в}}}{\rho_{\text{д}}}\right)$$

Для пробкового дерева плотность меньше плотности воды, поэтому удерживающая сила направлена вниз. Подставим значения:

$$m=80\ \text{г}=0{,}08\ \text{кг},\quad \rho_{\text{в}}=1000\ \text{кг/м}^3,\quad \rho_{\text{д}} \approx 250\ \text{кг/м}^3,\quad g\approx 10\ \text{Н/кг}$$

$$F=0{,}08\cdot 10\left(1-\frac{1000}{250}\right)$$

Получаем, что для удержания тела под водой нужно приложить силу, равную разности сил тяжести и Архимеда; численно она направлена вниз и по модулю определяется по формуле выше.

Ответ: силу нужно приложить вниз; $$F=mg-F_A$$.