Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59117Задание №17ФИПИ

Закон Архимеда. Плавание телПрактические работы

Используя динамометр № 1, стакан с водой, цилиндр № 2, 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 определения выталкивающей силы (силы Архимеда) экспериментальным путём используется метод косвенного измерения: сначала измеряется вес тела в воздухе, а затем — вес того же тела при его полном погружении в жидкость. Разность этих значений и будет равна силе Архимеда.

1) Рисунок экспериментальной установки.
На рисунке следует схематично изобразить два этапа эксперимента:
а) Динамометр, к крючку которого подвешен цилиндр. Цилиндр находится в воздухе. Рядом с пружиной динамометра указывается сила $P_{1}$ (вес в воздухе).
б) Тот же динамометр с цилиндром, но теперь цилиндр полностью погружён в стакан с водой (не касаясь дна и стенок). Рядом указывается сила $P_{2}$ (вес в воде).

2) Формула для расчёта выталкивающей силы:
$F_{A} = P_{1} - P_{2}$ ,
где $P_{1}$ — вес цилиндра в воздухе, $P_{2}$ — вес цилиндра в воде.

3) Результаты прямых измерений (с учётом погрешности $\pm 0,02$ Н):
Примечание: В реальном лабораторном опыте значения зависят от параметров цилиндра № 2. Для стандартного набора ОГЭ (алюминиевый или стальной цилиндр объёмом 25-30 см³) значения будут примерно следующими:
$P_{1} = (0,70 \pm 0,02)$ Н
$P_{2} = (0,45 \pm 0,02)$ Н
(При выполнении работы на экзамене необходимо записать те числа, которые показал ваш прибор).

4) Значение выталкивающей силы:
Подставим полученные средние значения в формулу:
$F_{A} = 0,70 \text{ Н} - 0,45 \text{ Н} = 0,25 \text{ Н}$ .

Ответ: $F_{A} = 0,25 \text{ Н}$ (значение может варьироваться в зависимости от конкретного оборудования).

Источник: ФИПИ