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

Два одинаковых стальных шарика, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если первый шарик полностью опустить в воду, а второй – в керосин?

1) Равновесие нарушится, перевесит первый шарик, опущенный в воду. Объёмы шариков равны, но плотность воды больше плотности керосина. Выталкивающая сила для шарика, опущенного в воду, больше.

2) Равновесие нарушится, перевесит второй шарик, опущенный в керосин. Объёмы шариков равны, но плотность воды больше плотности керосина. Выталкивающая сила для шарика, опущенного в воду, больше.

3) Равновесие не нарушится. Одинаковые шарики полностью погружены в жидкости. Выталкивающая сила прямо пропорциональна объёму погружённой части тела и не различается для шариков.

4) Равновесие не нарушится. Шарики имеют одинаковую массу. При погружении в жидкость массы шариков не изменятся, следовательно, не изменится равновесие весов.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения данной качественной задачи проанализируем силы, действующие на шарики при их погружении в жидкости.

1. Закон Архимеда. На тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная вертикально вверх. Величина этой силы определяется формулой:
$F_{A} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{п}$ ,
где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $V_{п}$ — объём погружённой части тела.

2. Анализ условий. По условию задачи шарики одинаковые, следовательно, их объёмы равны: $V_{1} = V_{2} = V$ . Оба шарика погружаются в жидкости полностью, значит, объём вытесненной жидкости в обоих случаях одинаков и равен объёму шарика.

3. Сравнение плотностей жидкостей. Первый шарик опускают в воду, второй — в керосин. Из справочных данных известно, что плотность воды $\rho_{в} = 1000 \text{ кг/м}^{3}$ , а плотность керосина $\rho_{к} = 800 \text{ кг/м}^{3}$ . Таким образом, $\rho_{в} > \rho_{к}$ .

4. Сравнение выталкивающих сил. Так как плотность воды больше плотности керосина, то при равных объёмах шариков выталкивающая сила, действующая на первый шарик в воде ( $F_{A1}$ ), будет больше выталкивающей силы, действующей на второй шарик в керосине ( $F_{A2}$ ):
$F_{A1} > F_{A2}$ .

5. Вес тела в жидкости. Вес тела, погружённого в жидкость ( $P$ ), уменьшается на величину выталкивающей силы:
$P = m \cdot g - F_{A}$ .
Поскольку на первый шарик действует бóльшая выталкивающая сила, его вес в воде станет меньше, чем вес второго шарика в керосине. Следовательно, чаша весов со вторым шариком опустится ниже (перевесит).

Вывод: Равновесие нарушится, перевесит второй шарик, опущенный в керосин, так как на него действует меньшая выталкивающая сила из-за меньшей плотности жидкости.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ