Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы проверить предложенные утверждения, необходимо проанализировать данные таблицы, сравнивая опыты, в которых меняется только один параметр, а остальные остаются неизменными (метод контролируемых переменных).

1. Проверим утверждение №1: «Выталкивающая сила не зависит от плотности материала цилиндра».
Для этого сравним опыты №1 и №4. В обоих случаях используется одна и та же жидкость (вода) и цилиндры одинакового объёма ($V = 80 \text{ см}^3$), но из разных материалов (алюминий и сталь).
В опыте №1: $F_{\text{Арх}} = 0,8 \pm 0,1 \text{ Н}$.
В опыте №4: $F_{\text{Арх}} = 0,8 \pm 0,1 \text{ Н}$.
Так как при смене материала цилиндра (и, следовательно, его плотности) значение силы Архимеда не изменилось, данное утверждение верно.

2. Проверим утверждение №2: «Выталкивающая сила не зависит от вида жидкости».
Сравним опыты, где меняется только жидкость. Прямого сравнения для одинаковых объёмов и материалов в разных жидкостях с одинаковым результатом в таблице нет. Однако из теории известно, что $F_{\text{Арх}} = \rho_{\text{ж}} g V$. Если мы сравним опыт №1 (вода, $80 \text{ см}^3$, $F = 0,8 \text{ Н}$) и опыт №2 (масло, $90 \text{ см}^3$, $F = 0,8 \text{ Н}$), мы увидим, что для получения одинаковой силы в масле потребовался больший объём. Это означает, что при равных объёмах силы были бы разными. Утверждение неверно.

3. Проверим утверждение №3: «Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма тела».
Сравним опыты №3 и №4. В обоих случаях используется вода и сталь, но объём цилиндров разный.
В опыте №3: $V = 20 \text{ см}^3$, $F_{\text{Арх}} = 0,2 \pm 0,1 \text{ Н}$.
В опыте №4: $V = 80 \text{ см}^3$, $F_{\text{Арх}} = 0,8 \pm 0,1 \text{ Н}$.
Мы видим, что с увеличением объёма тела в 4 раза выталкивающая сила также увеличилась. Утверждение верно.

4. Проверим утверждение №4: «Выталкивающая сила не зависит от объёма тела».
Это утверждение прямо противоречит результатам сравнения опытов №3 и №4, проведённого в предыдущем пункте. Утверждение неверно.

5. Проверим утверждение №5: «Выталкивающая сила, действующая на тело при погружении в масло, равна выталкивающей силе, действующей на это тело при погружении в воду».
Возьмём для примера алюминиевый цилиндр объёмом $90 \text{ см}^3$. В масле (опыт №2) на него действует сила $0,8 \text{ Н}$. Если бы мы погрузили его в воду, то, согласно опыту №1 (где для $80 \text{ см}^3$ сила равна $0,8 \text{ Н}$), сила в воде для объёма $90 \text{ см}^3$ была бы больше $0,8 \text{ Н}$ (так как плотность воды выше плотности масла). Экспериментальные данные показывают разную эффективность жидкостей. Утверждение неверно.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ