Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение. Для анализа результатов эксперимента воспользуемся данными из таблицы и законом Архимеда. Выталкивающая сила (сила Архимеда) рассчитывается по формуле: $F_{Арх} = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}$, где $\rho_{ж}$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $V_{погр}$ — объём погружённой части тела.

Проанализируем каждое утверждение на основе представленных опытов:

1) Выталкивающая сила, действующая на тело при погружении в масло, равна выталкивающей силе, действующей на это тело при погружении в воду.
Сравним опыт №1 (вода, алюминий, $80 \text{ см}^3$) и опыт №2 (масло, алюминий, $90 \text{ см}^3$). В обоих случаях сила Архимеда равна $0,8 \pm 0,1 \text{ Н}$. Однако объёмы тел в этих опытах разные. Чтобы сравнить действие разных жидкостей на одно и то же тело, объёмы должны быть одинаковыми. Из данных таблицы нельзя сделать вывод, что силы будут равны для одного и того же тела. Утверждение не подтверждается корректно.

2) Выталкивающая сила не зависит от рода жидкости.
Согласно закону Архимеда, сила зависит от плотности жидкости. В таблице нет двух опытов с одинаковыми телами (одинакового объёма), но разными жидкостями, чтобы это проверить напрямую. Однако теоретически это утверждение ложно, и данные таблицы его не доказывают.

3) Выталкивающая сила уменьшается при увеличении объёма тела.
Сравним опыт №3 и опыт №4. В обоих случаях используется вода и сталь. В опыте №3 при объёме $20 \text{ см}^3$ сила $F_{Арх} = 0,2 \text{ Н}$. В опыте №4 при объёме $80 \text{ см}^3$ сила $F_{Арх} = 0,8 \text{ Н}$. Мы видим, что с увеличением объёма сила Архимеда увеличивается, а не уменьшается. Утверждение неверно.

4) Выталкивающая сила зависит от объёма тела.
Снова обратимся к опытам №3 и №4. Жидкость одна и та же (вода), материал один и тот же (сталь). При изменении объёма тела с $20 \text{ см}^3$ до $80 \text{ см}^3$ значение выталкивающей силы изменилось с $0,2 \text{ Н}$ до $0,8 \text{ Н}$. Это прямо подтверждает зависимость силы от объёма. Утверждение верно.

5) Выталкивающая сила не зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.
Сравним опыт №1 и опыт №4. В обоих опытах используется одна и та же жидкость (вода) и цилиндры одинакового объёма ($80 \text{ см}^3$), но из разных материалов (алюминий и сталь). В обоих случаях выталкивающая сила оказалась одинаковой: $0,8 \pm 0,1 \text{ Н}$. Это доказывает, что при прочих равных условиях материал тела не влияет на силу Архимеда. Утверждение верно.

Ответ: 45

Источник: ФИПИ