Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение. Для решения данной задачи необходимо проанализировать условия каждого опыта и сопоставить их с показаниями прибора (отклонением стрелки), которые характеризуют силу давления жидкости на дно сосуда.

Согласно закону Паскаля, гидростатическое давление жидкости на дно сосуда определяется формулой: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота столба жидкости. Сила давления на дно равна $F = p \cdot S$, где $S$ — площадь дна.

Проанализируем предложенные утверждения на основе результатов опытов:

1) При увеличении высоты столба жидкости сила давления на дно сосуда увеличивается.
Сравним Опыт 1 и Опыт 2. В обоих случаях используется одна и та же жидкость 1 (плотность $\rho_1$ одинакова). В Опыте 1 высота столба $h_1$ больше, чем высота $h_2$ в Опыте 2. На рисунках видно, что в Опыте 1 стрелка отклонена значительно сильнее, чем в Опыте 2. Следовательно, при большей высоте столба сила давления больше. Утверждение верно.

2) Сила давления жидкости во всех трёх опытах одинакова.
Это утверждение ложно, так как положение стрелки на шкале прибора различно для всех трёх случаев. Утверждение неверно.

3) Сила давления жидкости на дно сосуда зависит от рода жидкости.
Сравним Опыт 1 и Опыт 3. В обоих опытах высота столба жидкости одинакова и равна $h_1$. Однако в Опыте 1 налита жидкость 1, а в Опыте 3 — жидкость 2. Мы видим, что стрелка в Опыте 3 отклонена сильнее, чем в Опыте 1. Так как внешние параметры (высота и площадь дна) одинаковы, различие в силе давления обусловлено только родом (плотностью) жидкости. Утверждение верно.

4) Сила давления жидкости на дно сосуда зависит от площади дна сосуда.
В условии сказано, что во всех опытах используются сосуды, дно которых имеет одинаковую площадь. Поскольку площадь не менялась, на основе данных экспериментов сделать вывод о зависимости силы от площади невозможно. Утверждение не соответствует результатам опытов.

5) Сила давления жидкости на дно сосуда не зависит от формы сосуда.
Хотя это физически верный факт (гидростатический парадокс), в данных трёх опытах форма сосуда (цилиндрическая трубка) не менялась. Следовательно, эксперимент не был направлен на проверку зависимости от формы. Утверждение не следует из результатов данных опытов.

Таким образом, результатам проведённых наблюдений соответствуют утверждения 1 и 3.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ