22

Решение: Плотность плавающего шара

ЕГЭ · Физика · Задание 22 · Динамика и гравитация
ПовышеннаяФИПИ29960DРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

В стакан налита вода, а поверх неё — керосин. Однородный шар плавает, погружённый в обе жидкости. При этом четверть объёма шара находится в воде. Найдите плотность материала шара.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

На шар действуют сила тяжести и выталкивающие силы со стороны воды и керосина. Так как шар покоится, равнодействующая сил равна нулю.

$$\rho Vg = \rho_\text{в}gV_\text{в} + \rho_\text{к}gV_\text{к}$$
2

Объём части шара, находящейся в воде, равен одной четверти полного объёма, а объём части в керосине — трём четвертям.

$$V_\text{в} = \frac{V}{4},\quad V_\text{к} = \frac{3V}{4}$$
3

Подставим объёмы частей шара в условие равновесия и сократим $Vg$.

$$\rho = \rho_\text{в}\frac{1}{4} + \rho_\text{к}\frac{3}{4}$$

Используем плотности воды $\rho_\text{в} = 1000\ \text{кг/м}^3$ и керосина $\rho_\text{к} = 800\ \text{кг/м}^3$.

$$\rho = 1000\cdot\frac{1}{4} + 800\cdot\frac{3}{4} = 250 + 600 = 850\ \text{кг/м}^3$$
Ответ

Плотность материала шара равна $850\ \text{кг/м}^3$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Учитывают только выталкивающую силу воды или только силу Архимеда со стороны всей вытесненной жидкости.

Считают, что объём шара в керосине равен одной четверти, хотя в воде находится только четверть объёма.

Не используют плотность керосина или подставляют вместо неё плотность воды.

Закрепить приёмВ теме «Динамика и гравитация» ещё 238 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Динамика и гравитация»: в ней 239 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.