Изобразите графически силы, действующие на тело, плавающее на воде, всплывающее на поверхность воды, тонущее в воде.

Для изображения сил, действующих на тело, плавающее, всплывающее и тонущие в воде, нужно рассмотреть основные силы, которые воздействуют на тело в этих состояниях:

1. Сила тяжести (Fₜ) — действует вниз, от центра массы тела. Эта сила всегда присутствует, независимо от того, плавает ли тело на поверхности или тонет.

2. Сила Архимеда (Fₐ) — направлена вверх, против силы тяжести. Сила Архимеда возникает из-за выталкивания воды телом, и она зависит от объема выталкиваемой воды. Эта сила будет различной в зависимости от того, плавает ли тело, всплывает или тонет.

Теперь рассмотрим каждую из ситуаций:

1. Тело, плавающее на воде

• Сила Архимеда уравновешивает силу тяжести. Тело не тонет, потому что сила Архимеда достаточна, чтобы поддерживать его на поверхности.

• На графике: Сила Архимеда направлена вверх, сила тяжести — вниз, и они равны по величине, но противоположны по направлению.

2. Тело, всплывающее на поверхность воды

• Когда тело погружено под воду, сила Архимеда всё ещё действует вверх, но если тело начинает подниматься на поверхность, то сила тяжести преобладает, и тело ускоряется вверх.

• На графике: Сила Архимеда больше силы тяжести, что приводит к ускорению тела вверх.

3. Тело, тонущее в воде

• Когда тело начинает тонуть, сила Архимеда меньше силы тяжести. Это происходит, если тело плотнее воды (например, если оно не имеет достаточной формы для выталкивания воды).

• На графике: Сила тяжести больше силы Архимеда, что вызывает движение тела вниз.

На графиках для всех этих ситуаций мы можем обозначить силу тяжести как вертикальную стрелку вниз, а силу Архимеда как вертикальную стрелку вверх. При плавающем теле эти стрелки будут равны по длине; при всплывающем теле стрелка Архимеда будет длиннее, а при тонущем — короче, чем стрелка силы тяжести.