РУҚА
21

Решение: Падение шарика в воде

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИE1F8E6Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 3 шага
Условие

Маленький свинцовый шарик объёмом $0{,}02\ \mathrm{см^3}$ равномерно падал по вертикали в воде. На какой глубине оказался шарик, если в процессе его движения выделилось количество теплоты, равное $12{,}42\ \mathrm{мДж}$?

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

3 шага
1

Так как шарик движется равномерно, сила сопротивления воды уравновешивает разность силы тяжести и силы Архимеда. Поэтому выделившееся тепло равно работе силы сопротивления:

$$Q=(mg-F_\text{А})h$$
2

Выразим массу шарика и силу Архимеда через плотности:

$$m=\rho_\text{св}V,\qquad F_\text{А}=\rho_\text{в}gV$$

Переведём единицы и подставим значения: $V=0{,}02\ \mathrm{см^3}=2\cdot10^{-8}\ \mathrm{м^3}$, $Q=12{,}42\ \mathrm{мДж}=1{,}242\cdot10^{-2}\ \mathrm{Дж}$, $\rho_\text{св}=11{,}3\cdot10^3\ \mathrm{кг/м^3}$, $\rho_\text{в}=1{,}0\cdot10^3\ \mathrm{кг/м^3}$, $g=10\ \mathrm{Н/кг}$:

$$h=\frac{Q}{(\rho_\text{св}-\rho_\text{в})gV}=\frac{1{,}242\cdot10^{-2}}{(11{,}3\cdot10^3-1{,}0\cdot10^3)\cdot10\cdot2\cdot10^{-8}}=6\ \mathrm{м}$$
Ответ

Шарик оказался на глубине $6\ \mathrm{м}$.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать силу Архимеда.

Использовать массу воды, вытесненной шариком, вместо массы свинцового шарика.

Не перевести объём из кубических сантиметров в кубические метры.

Считать, что вся работа силы тяжести превращается в тепло, не учитывая выталкивающую силу.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 138 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 3 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 139 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.