Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#44156Задание №16ФИПИ

Закон Архимеда. Плавание тел

Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость (см. рисунок).


Опыт 1	Опыт 2

Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих проведённым опытам. Укажите их номера.

Выталкивающая сила, действующая на цилиндр в первом опыте, меньше выталкивающей силы, действующей на цилиндр во втором опыте.

Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.

Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погружённой части цилиндра.

Выталкивающая сила не зависит от объёма цилиндра.

Выталкивающая сила не зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Для решения задачи проанализируем представленные рисунки и физические принципы измерения выталкивающей силы.

1. Физический принцип: При погружении тела в жидкость на него действует выталкивающая (Архимедова) сила $F_{А}$ , направленная вертикально вверх. Вес тела в жидкости $P_{ж}$ меньше веса тела в воздухе $P_{0}$ на величину этой силы:
$F_{А} = P_{0} - P_{ж}$ .
Динамометр показывает вес тела в данный момент. Чем меньше показания динамометра, тем больше действующая на тело выталкивающая сила.

2. Анализ Опыта 1: Цилиндр погружён в жидкость частично (примерно на половину своего объёма). Пружина динамометра растянута значительно, что указывает на то, что выталкивающая сила ещё не достигла своего максимума для данного тела.

3. Анализ Опыта 2: Цилиндр погружён в ту же жидкость полностью. Мы видим, что пружина динамометра растянута меньше, чем в первом опыте. Это означает, что вес тела в жидкости $P_{ж}$ уменьшился, следовательно, выталкивающая сила $F_{А}$ увеличилась.

4. Проверка утверждений:
1) Выталкивающая сила в первом опыте меньше, чем во втором. Это верно, так как во втором опыте тело погружено глубже (больший объём погружённой части), и динамометр показывает меньший вес.
2) Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. Это утверждение верно теоретически, но на основе данного эксперимента сделать такой вывод нельзя, так как жидкость в обоих опытах одинаковая.
3) Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погружённой части цилиндра. Это верно. Сравнивая Опыт 1 и Опыт 2, мы видим: объём погружённой части вырос $\rightarrow$ показания динамометра уменьшились $\rightarrow$ выталкивающая сила выросла.
4) Выталкивающая сила не зависит от объёма цилиндра. Это утверждение ложно и противоречит закону Архимеда. Кроме того, в опыте использовался один и тот же цилиндр, поэтому зависимость от общего объёма не проверялась.
5) Выталкивающая сила не зависит от материала цилиндра. Это утверждение верно теоретически, но данный эксперимент его не подтверждает и не опровергает, так как материал цилиндра не менялся.

Таким образом, только утверждения № 1 и № 3 непосредственно следуют из проведённых опытов.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ