Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А . К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
В стакан, к дну которого приморожен кубик льда, наливают воду. Изменится ли (и если изменится, то как) уровень воды в стакане, когда, подтаяв, лёд всплывёт? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Это качественная задача на применение закона Архимеда и условий плавания тел. Разберем ситуацию поэтапно.
1. Начальное состояние. Пока кубик льда приморожен к дну, он не плавает. Он занимает определенный объем Vльда под поверхностью воды. Уровень воды в стакане определяется суммарным объемом налитой воды и объемом погруженной части льда (в данном случае — всего кубика).
2. Процесс всплытия. Когда лед подтаивает у основания и отрывается от дна, он всплывает. Согласно закону Архимеда, на плавающее тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости. Для плавающего тела сила Архимеда FА уравновешивает силу тяжести mg:
FА=Pльда, где Pльда — вес льда.
Следовательно, объем вытесненной воды Vвыт будет таким, чтобы вес этой воды был равен весу самого кубика льда:
ρводы⋅g⋅Vвыт=mльда⋅g.
Отсюда Vвыт=ρводыmльда.
3. Сравнение объемов. Плотность льда (ρльда≈900 кг/м3) меньше плотности воды (ρводы=1000 кг/м3).
Объем всего кубика льда равен Vльда=ρльдаmльда.
Так как ρльда<ρводы, то объем вытесненной воды при плавании Vвыт меньше, чем полный объем кубика льда Vльда.
Vвыт<Vльда.
4. Вывод. Изначально лед был полностью погружен (занимал объем Vльда). После всплытия он стал вытеснять объем воды Vвыт, который меньше его собственного объема. Поскольку объем «погруженной» части системы уменьшился, уровень воды в стакане понизится.
Ответ: Уровень воды в стакане понизится.
Источник: ФИПИ