Задание 5

Объяснение особенностей протекания физических явлений · 72 задания

Задание №5
№5
Существует много способов (физических и химических) для разделения смесей. На рисунке представлен один из физических способов разделения смесей. Можно…
Магнитное поле магнита
Задание №5
№5
В теплоизолированной картонной трубке длиной 1 м находится небольшое количество свинцовой дроби. Трубку в вертикальной плоскости переворачивают n раз…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №5
№5
Лёгкий алюминиевый шарик, подвешенный на нити, притянулся к поднесённой заряженной стеклянной палочке (см. рисунок). Можно ли сделать однозначный выво…
Проводники и диэлектрики
Задание №5
№5
Изучая колебания пружинного маятника, ученик собрал из пружин разной жёсткости и грузов одинаковой массы четыре установки (см. рисунок). Какую из указ…
Маятники
Задание №5
№5
Необходимо экспериментально установить, зависит ли период колебаний математического маятника от длины нити. Какую из указанных на рисунке пар маятнико…
Маятники
Задание №5
№5
Греческий учёный Герон, живший в I в. н.э., написал несколько книг об инженерном деле. В них он описывал самые разные изобретения, в том числе так наз…
Закон сохранения импульса
Задание №5
№5
Даша на белом листе бумаги красным карандашом нарисовала цветок. Что она увидит, рассматривая при солнечном свете листок с рисунком через зелёный филь…
Явления в природе
Задание №5
№5
Горячий чайник какого цвета – чёрного или белого – при прочих равных условиях остывает быстрее и почему? 1) белый, так как его теплопроводность выше 2…
Виды теплопередачи
Задание №5
№5
На белой бумаге красными чернилами написан текст. Удастся ли ученику прочесть текст через фильтр красного цвета? 1) Не удастся: ученик увидит просто л…
Дисперсия света
Задание №5
№5
Какой снег – грязный или чистый – при прочих равных условиях тает быстрее в солнечную погоду и почему? 1) грязный снег, так как он отражает солнечные…
Виды теплопередачи
Задание №5
№5
Если пластмассовой расчёской тщательно расчесать сухие волосы, а затем поднести расчёску к тонкой струе воды, то можно видеть, как струя изгибается в…
Электризация тел
Задание №5
№5
Два одинаковых бруска льда внесли в тёплое помещение. Первый брусок оставили открытым, а второй обернули шерстяным шарфом, находившимся в том же помещ…
Виды теплопередачи

Задание №5 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Алюминиевый и стальной шары имеют одинаковую массу. Какой из них легче поднять в воде?

1) Алюминиевый. При равной массе шаров объём алюминиевого шара больше, так как его плотность меньше. Выталкивающая сила зависит от объёма тела и больше для алюминиевого шара.

2) Стальной. Плотность стали больше плотности алюминия. Выталкивающая сила, зависящая от плотности, для стального шарика больше.

3) Поднять шары будет одинаково легко. Силы тяжести и выталкивающие силы для шаров одинаковой массы не различаются.

4) Стальной. При равной массе шаров объём стального шара меньше, так как его плотность больше. Шар меньшего размера удобнее удержать в руках.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для того чтобы определить, какой шар легче поднять в воде, необходимо сравнить силы, которые нужно приложить к каждому из них. Когда тело находится в жидкости, на него действуют две основные силы: сила тяжести $F_{тяж}$ , направленная вниз, и выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_{А}$ , направленная вверх. Усилие, которое мы прикладываем, чтобы поднять тело, равно разности этих сил: $F = F_{тяж} - F_{А}$ .

1. Анализ силы тяжести: По условию задачи массы шаров одинаковы ( $m_{ал} = m_{ст} = m$ ). Так как сила тяжести рассчитывается по формуле $F_{тяж} = mg$ , то на оба шара действует одинаковая сила тяжести.

2. Анализ объёмов тел: Вспомним формулу связи массы, плотности и объёма: $V = \frac{m}{\rho}$ . Из справочных данных известно, что плотность алюминия ( $\rho_{ал} \approx 2700 \text{ кг/м}^3$ ) значительно меньше плотности стали ( $\rho_{ст} \approx 7800 \text{ кг/м}^3$ ). Так как массы одинаковы, то шар с меньшей плотностью будет иметь больший объём. Следовательно, объём алюминиевого шара больше объёма стального: $V_{ал} > V_{ст}$ .

3. Анализ выталкивающей силы: Сила Архимеда определяется формулой $F_{А} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$ , где $\rho_{ж}$ — плотность воды, а $V_{погр}$ — объём погруженной части тела. Поскольку оба шара полностью погружены в воду и $V_{ал} > V_{ст}$ , то на алюминиевый шар действует большая выталкивающая сила ( $F_{А.ал} > F_{А.ст}$ ).

4. Вывод: Так как силы тяжести одинаковы, а выталкивающая сила, помогающая нам поднимать шар, больше у алюминиевого шара, то результирующая сила (вес в воде) для алюминиевого шара будет меньше. Значит, алюминиевый шар поднять в воде легче.

Таким образом, рассуждение в варианте №1 является верным: при равной массе объём алюминиевого шара больше из-за меньшей плотности, что приводит к возникновению большей выталкивающей силы.

Ответ: 1

Источник: ФИПИ