Решение: Зависимость силы Архимеда
Ученик изучает силу Архимеда, действующую на тела, полностью погружённые в жидкость. В его распоряжении имеется пять установок, каждая из которых состоит из ёмкости с жидкостью и сплошного шарика. Какие две из перечисленных в таблице установок необходимы ученику для того, чтобы опытным путём исследовать зависимость силы Архимеда от объёма шарика?
| № установки | Жидкость, налитая в ёмкость | Объём шарика | Масса шарика |
|---|---|---|---|
| 1 | вода | $30\ \mathrm{см^3}$ | $234\ \mathrm{г}$ |
| 2 | вода | $20\ \mathrm{см^3}$ | $156\ \mathrm{г}$ |
| 3 | керосин | $20\ \mathrm{см^3}$ | $267\ \mathrm{г}$ |
| 4 | подсолнечное масло | $30\ \mathrm{см^3}$ | $234\ \mathrm{г}$ |
| 5 | керосин | $30\ \mathrm{см^3}$ | $267\ \mathrm{г}$ |
Решение по шагам
3 шагаСила Архимеда для полностью погружённого тела определяется формулой:
$$F_\mathrm{А}=\rho_\text{ж}gV$$Чтобы исследовать зависимость силы Архимеда от объёма шарика, жидкость должна быть одной и той же, а объёмы шариков — различаться.
Установки 3 и 5 содержат одну и ту же жидкость — керосин. Массы шариков одинаковы, а объёмы различаются: $20\ \mathrm{см^3}$ и $30\ \mathrm{см^3}$.
Где здесь ошибаются
Выбирают установки 1 и 2 только потому, что в них налита одна и та же жидкость, не учитывая необходимость одинаковой массы шариков.
Выбирают установки с одинаковым объёмом шариков.
Изменяют одновременно жидкость и объём шарика.