РУҚА
19

Решение: Всплытие льда и уровень воды

ОГЭ · Физика · Задание 19 · Давление и плавание тел
ПовышеннаяФИПИ253955Развёрнутое решение≈ 4 минутыРазбор в 4 шага
Условие

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.

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

Пока кубик льда приморожен ко дну и полностью погружён в воду, он вытесняет объём воды, равный объёму кубика:

$$V_{\text{выт,1}} = V_{\text{льда}} = \dfrac{m}{\rho_{\text{льда}}}$$
2

После оттаивания льдина всплывает и плавает. Для плавающего тела сила тяжести уравновешивается выталкивающей силой, поэтому масса вытесненной воды равна массе льда. Объём вытесненной воды равен:

$$V_{\text{выт,2}} = \dfrac{m}{\rho_{\text{воды}}}$$
3

Плотность льда меньше плотности воды, поэтому при той же массе объём льда больше объёма воды, которую он вытесняет в плавающем состоянии:

$$\rho_{\text{льда}} < \rho_{\text{воды}} \Rightarrow \dfrac{m}{\rho_{\text{льда}}} > \dfrac{m}{\rho_{\text{воды}}}$$

Следовательно, после оттаивания и всплытия лёд будет вытеснять меньший объём воды. Занимаемый водой объём уменьшится, поэтому уровень воды в стакане понизится.

Ответ

Уровень воды понизится, поскольку после всплытия лёд вытесняет меньший объём воды, чем будучи полностью погружённым и примороженным ко дну.

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

Где здесь ошибаются

Считать, что уровень воды не изменится, применяя правило для уже плавающего льда к примороженному льду.

Сравнивать объёмы льда и воды без учёта того, что плотность льда меньше плотности воды.

Утверждать, что уровень повысится из-за всплытия льда.

Закрепить приёмВ теме «Давление и плавание тел» ещё 132 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 19 ОГЭ, 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 «Давление и плавание тел»: в ней 133 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.