Физика · 7 класс · Раздел 6. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов
Действие жидкости и газа на погружённое тело
Почему камень под водой легче, почему железный корабль плавает, а гвоздь тонет, и почему гелиевый шарик рвётся в небо. Внутри — живая ванна, где ты сам решаешь: тело утонет, всплывёт или зависнет.
Почему в воде предметы становятся легче?
Возьми тяжёлый камень в руку — на суше он тяжёлый. Опусти его под воду — он как будто стал легче. Но камень не похудел, его масса не изменилась. Просто вода действует на него снизу вверх.
Выталкивающая сила — сила, с которой жидкость или газ действует на погружённое тело, направленная вверх.
Откуда она берётся?
Вода давит на тело со всех сторон. Но давление зависит от глубины: чем глубже — тем больше. Нижняя грань тела лежит глубже верхней, поэтому снизу вода давит вверх сильнее, чем сверху вниз. Из-за этой разницы и появляется сила, направленная вверх.
Снизу толкают сильнее, чем сверху давят вниз → итоговая сила направлена вверх.
Кубик под водой. Какая сила воды больше — на верхнюю грань (вниз) или на нижнюю (вверх)?
Битва двух сил
Если жидкость выталкивает тело вверх, почему камень тонет? Потому что на тело действует ещё и сила тяжести, направленная вниз. Идёт борьба:
сила тяжести больше выталкивающей → тело тонет;
выталкивающая сила больше силы тяжести → тело всплывает;
силы равны → тело плавает (внутри жидкости или на поверхности).
Закон Архимеда
На тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).
Чем больше объём погружённой части — тем больше жидкости вытеснено и тем больше выталкивающая сила. Маленький шарик вытесняет мало воды, большой мяч — много, поэтому мяч выталкивает сильнее. Проверь всё сам в интерактиве: 🧪 виртуальная лаборатория «Закон Архимеда».
🛁 Интерактив · Тонет, всплывает или плавает?
Меняй объём тела, его плотность и плотность жидкости. Две стрелки — сила тяжести (вниз) и сила Архимеда (вверх) — покажут, кто победит, а тело само займёт своё место: утонет, всплывёт или зависнет.
Объём тела3,0 л
Плотность тела700 кг/м³
Сила тяжести: —Сила Архимеда: —Жидкость: пресная вода
Двигай ползунки…
Всё решает плотность
Проще всего запомнить через плотность тела и жидкости:
плотность тела больше плотности жидкости → тонет (камень, железо);
плотность тела меньше → всплывает (дерево, пробка, масло);
плотности примерно равны → плавает внутри жидкости.
Важно про корабль: важна не плотность металла отдельно, а средняя плотность всего корабля вместе с воздухом внутри.
🚢 Интерактив · Гвоздь тонет, а корабль плавает
Один и тот же кусок железа! Нажми «Расплющить в корпус» — из тонущего бруска получится лодка. Объём вырос, вытеснено много воды — и железо поплыло.
Плотный брусок железа — тонет
Что покажет динамометр в воде?
Подвесим тело к динамометру. В воздухе он показывает вес тела. Опустим тело в воду, не снимая — показание уменьшится. Вода выталкивает тело вверх, и динамометру «держать» его легче. Отсюда простой способ измерить силу Архимеда:
FАрхимеда = вес в воздухе − вес в воде
масса тела не меняется — просто вода помогает динамометру держать тело
⚖️ Интерактив · Вес в воздухе и в воде
Опускай тело в воду ползунком и следи за динамометром: чем глубже погружается тело, тем больше вытеснено воды и тем меньше показание. Разность и есть сила Архимеда.
Погружение тела0% — в воздухе
Вес в воздухе: 6,0 НДинамометр сейчас: 6,0 НСила Архимеда: 0,0 Н
Выталкивает не только вода — но и воздух
Выталкивающая сила действует и в газах! Воздух тоже выталкивает тела вверх, просто обычно эта сила крошечная и незаметная. Но для больших и лёгких тел она заметна.
Гелий легче воздуха. Шарик с гелием имеет большой объём и вытесняет много воздуха. Воздух выталкивает шарик вверх; если эта сила больше веса шарика с оболочкой — шарик взлетает. Обычный шарик, надутый ртом, не летит: внутри воздух почти такой же, как снаружи, плюс масса резины.
Какой шарик взлетит в воздухе?
🎯 Интерактив · Разбери ситуации
Для каждого вопроса выбери верный ответ.
Где легче держаться на поверхности?
Человек сделал глубокий вдох. Держаться на воде стало…
Почему мяч трудно удержать под водой?
Апельсин с кожурой плавает, а очищенный тонет. Почему?
Мини-опыты дома
🥚 Опыт 1. Яйцо в солёной воде
Что нужно
Стакан воды, сырое яйцо, соль, ложка.
Что сделать
Опусти яйцо в обычную воду — оно тонет. Добавь несколько ложек соли, размешай и снова опусти.
В солёной воде яйцо всплывает: она плотнее, выталкивающая сила больше.
🍊 Опыт 2. Апельсин с кожурой и без
Что нужно
Апельсин, глубокая миска с водой.
Что сделать
Опусти апельсин с кожурой — потом очисти и опусти снова.
С кожурой плавает, без — может утонуть: кожура с воздухом увеличивает объём и снижает среднюю плотность.
Мини-задачи
Задача 1 · Борьба сил
Сила тяжести вниз — 10 Н, сила Архимеда вверх — 6 Н. Что произойдёт?
10 > 6 → тело тонет.
Задача 2 · Борьба сил
Сила тяжести 4 Н, сила Архимеда 7 Н. Что произойдёт?
7 > 4 → тело всплывает.
Задача 3 · Динамометр
В воздухе — 9 Н, в воде — 6 Н. Найди выталкивающую силу.
9 − 6 = 3 Н.
Задача 4 · Море и река
Почему в морской воде плавать легче, чем в речной?
Морская вода плотнее → выталкивающая сила больше.
Задача 5 · Динамометр
Тело весит в воздухе 8 Н, в воде — 5 Н. Сила Архимеда?
8 − 5 = 3 Н.
Частые ошибки
1
«В воде тело становится легче». Масса не меняется! Просто вода тянет вверх, поэтому тело кажется легче, и динамометр показывает меньше.
2
«Выталкивающая сила есть только в воде». Нет: она действует в любых жидкостях и газах — в воде, масле, спирте, воздухе.
3
«Большое тело всегда плавает». Нет: большой камень утонет. Важны плотность, объём вытесненной жидкости и сила тяжести.
4
«Корабль плавает, потому что металл особенный». Металл плотнее воды. Плавает средняя плотность корпуса с воздухом внутри — она меньше воды.
5
«Сила Архимеда зависит от массы тела». Нет: она зависит от объёма вытесненной жидкости и её плотности, а не от массы самого тела.
Проверь себяВопрос 1 из 10
правильных ответов из 10
Главное
Жидкость и газ действуют на погружённое тело выталкивающей силой, направленной вверх.
Она возникает потому, что давление растёт с глубиной: снизу давят сильнее, чем сверху.
На тело действуют две силы: сила тяжести вниз и сила Архимеда вверх. Тяжесть больше — тонет; Архимед больше — всплывает; равны — плавает.
Закон Архимеда: выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости или газа.
Чем больше объём вытесненной жидкости и чем она плотнее — тем больше сила Архимеда.
Сила Архимеда = вес в воздухе − вес в воде.
Материал подготовил: Безносов М.Н., учитель математики и физики. Объяснение адаптировано для учеников 7 класса.
{# Блок «Закрепи тему» в конце страницы темы физики.
Параметры: slug (ключ темы), dz_url (ссылка на закрепление).
Самодостаточные стили с префиксом fhw- — не зависят от CSS страницы. #}
Закрепи тему за 5 минут
6 коротких заданий: понять смысл, применить формулу, найти ошибку, сделать вывод. В конце увидишь, закреплена тема или стоит повторить.