Задание №5 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#43892Задание №5ФИПИ

Закон Архимеда. Плавание тел

Сплошной шарик из парафина сначала поместили в сосуд со спиртом, а затем– в сосуд с глицерином. Сравните выталкивающие силы, действующие на шарик в сосуде со спиртом и в сосуде с глицерином.

Выталкивающая сила в сосуде с глицерином больше, так как плотность глицерина больше плотности спирта.

Выталкивающая сила в сосуде со спиртом больше, так как объём погружённой части шарика в спирте больше, чем в глицерине.

Выталкивающая сила в сосуде с глицерином равна выталкивающей силе в сосуде со спиртом, так как выталкивающая сила уравновешивает одну и ту же силу тяжести, действующую на шарик.

Выталкивающая сила в сосуде с глицерином больше, так как в глицерине выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести, действующую на плавающий шарик, а в спирте шарик тонет, т.е. выталкивающая сила меньше силы тяжести.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи необходимо сравнить плотность материала шарика (парафина) с плотностями жидкостей (спирта и глицерина). Согласно табличным данным:

Плотность парафина: $\rho_{ш} = 900 \text{ кг/м}^3$ .
Плотность спирта: $\rho_{сп} = 800 \text{ кг/м}^3$ .
Плотность глицерина: $\rho_{гл} = 1260 \text{ кг/м}^3$ .

1. Поведение шарика в спирте:
Так как плотность парафина больше плотности спирта ( $\rho_{ш} > \rho_{сп}$ ), шарик в спирте тонет. Это означает, что действующая на него выталкивающая сила (сила Архимеда) меньше силы тяжести: $F_{А1} < mg$ .

2. Поведение шарика в глицерине:
Так как плотность парафина меньше плотности глицерина ( $\rho_{ш} < \rho_{гл}$ ), шарик в глицерине плавает на поверхности. Согласно условию плавания тел, в этом случае выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести: $F_{А2} = mg$ .

3. Сравнение сил:
В спирте выталкивающая сила $F_{А1}$ меньше силы тяжести $mg$ , а в глицерине выталкивающая сила $F_{А2}$ равна силе тяжести $mg$ . Следовательно, $F_{А2} > F_{А1}$ .

Таким образом, выталкивающая сила в глицерине больше, потому что в нём шарик плавает (сила Архимеда равна весу), а в спирте он тонет (сила Архимеда не достигает величины веса тела).

Ответ: 4

Источник: ФИПИ