Решение: Выталкивающая сила и объём
Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на тело, полностью погружённое в жидкость. Для эксперимента использовали различные жидкости и сплошные цилиндры разных объёмов, изготовленные из разных материалов. Результаты экспериментальных измерений объёма цилиндров $V$ и выталкивающей силы $F_{\text{Арх}}$ с указанием погрешности измерения представлены в таблице.
| № опыта | Жидкость | Материал цилиндра | $V$, см³ | $F_{\text{Арх}}$, Н |
|---|---|---|---|---|
| 1 | вода | алюминий | 80 | 0,8 ± 0,1 |
| 2 | масло | алюминий | 90 | 0,8 ± 0,1 |
| 3 | вода | сталь | 20 | 0,2 ± 0,1 |
| 4 | вода | сталь | 80 | 0,8 ± 0,1 |
Решение по шагам
4 шагаДля полностью погружённого тела применяем закон Архимеда:
$$F_{\text{Арх}} = \rho_{\text{ж}} g V$$Сравним опыты 1 и 4: жидкость и объём цилиндра одинаковы, а материал различается. В обоих случаях $F_{\text{Арх}} = 0{,}8$ Н, значит, сила не зависит от материала цилиндра.
Сравним опыты 3 и 4: жидкость и материал одинаковы, объём увеличивается с 20 до 80 см³, а сила возрастает с 0,2 до 0,8 Н. Следовательно, сила увеличивается при увеличении объёма тела.
Утверждения 2 и 5 неверны: выталкивающая сила зависит от плотности жидкости, поэтому для масла и воды она в общем случае различна.
Где здесь ошибаются
Считать, что выталкивающая сила зависит от материала тела.
Не учитывать зависимость силы от плотности жидкости.
Сравнивать опыты, в которых одновременно изменяются несколько величин.