Номер 484, страница 121 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Решение:

При многократном встряхивании ящика с песком и шарами произойдет их разделение по плотности: шар из дерева поднимется на поверхность, а шар из железа опустится на дно. Это явление известно как гранулярная конвекция или "эффект бразильского ореха".

Объяснение этого процесса заключается в различии плотностей материалов. Плотность дерева ($ \rho_{д} $) меньше плотности сыпучего песка ($ \rho_{п} $), а плотность железа ($ \rho_{ж} $) больше плотности песка: $ \rho_{д} < \rho_{п} < \rho_{ж} $.

Когда ящик поднимают и ударяют об опору, все его содержимое испытывает ускорение, а затем резкое торможение. При этом песок разрыхляется, его частицы (песчинки) на короткое время начинают свободно двигаться, и вся масса песка ведет себя подобно вязкой жидкости. В этой "псевдоожиженной" среде на шары начинает действовать аналог выталкивающей силы.

Деревянный шар, как менее плотное тело, будет "всплывать". При каждом сотрясении более мелкие и плотные песчинки стремятся занять более низкое положение и засыпаются в пространство, образующееся под шаром, тем самым выталкивая его наверх. Этот процесс можно сравнить с плаванием тела в жидкости, плотность которого меньше плотности жидкости.

Напротив, железный шар, будучи значительно плотнее песка, будет "тонуть". Из-за своей большой массы и, следовательно, большей инерции, он при ударе с большей силой воздействует на песчинки под собой, легко проваливаясь в образующиеся пустоты и опускаясь все ниже. Частицы песка при этом заполняют пространство над опускающимся шаром. В результате железный шар опустится на дно ящика.

Ответ: Шар из дерева поднимется на поверхность песка, а шар из железа опустится на дно.