Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59101Задание №17ФИПИ

Закон Архимеда. Плавание телПрактические работы

Используя динамометр № 1, стакан с водой, цилиндр № 4, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр, полностью погружённый в воду. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,02 Н.

В бланке ответов № 2:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способ измерения выталкивающей силы;

2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;

3) укажите результаты прямых измерений силы с учётом абсолютной погрешности измерений;

4) запишите значение выталкивающей силы.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для выполнения данного экспериментального задания необходимо последовательно выполнить измерения веса цилиндра в воздухе и его веса при полном погружении в воду. Разность этих значений и будет равна выталкивающей силе.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует схематично изобразить два этапа опыта:
а) Цилиндр подвешен к крючку динамометра в воздухе. Динамометр закреплён в лапке штатива или удерживается в руке. Это измерение веса $P_{1}$ .
б) Цилиндр, подвешенный к динамометру, полностью погружён в стакан с водой, при этом он не касается дна и стенок стакана. Это измерение веса в жидкости $P_{2}$ .

2) Формула для расчёта выталкивающей силы
Выталкивающая сила (сила Архимеда) определяется как разность между весом тела в воздухе и весом тела в жидкости:
$F_{A} = P_{1} - P_{2}$ ,
где $P_{1}$ — вес цилиндра в воздухе, $P_{2}$ — вес цилиндра в воде.

3) Результаты прямых измерений
Примечание: значения ниже являются примерными для стандартного цилиндра № 4 (алюминиевый, объёмом 25-26 см³). При выполнении реальной лабораторной работы необходимо записать показания своего прибора.
Вес цилиндра в воздухе: $P_{1} = (0,70 \pm 0,02) \text{ Н}$
Вес цилиндра в воде: $P_{2} = (0,44 \pm 0,02) \text{ Н}$

4) Значение выталкивающей силы
Подставим полученные средние значения в формулу:
$F_{A} = 0,70 \text{ Н} - 0,44 \text{ Н} = 0,26 \text{ Н}$

Ответ: 1) Рисунок установки; 2) $F_{A} = P_{1} - P_{2}$ ; 3) $P_{1} = (0,70 \pm 0,02) \text{ Н}$ , $P_{2} = (0,44 \pm 0,02) \text{ Н}$ ; 4) $F_{A} = 0,26 \text{ Н}$ .

Источник: ФИПИ