Решение: Выталкивающая сила и объём
Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на тело, полностью погружённое в жидкость. Для эксперимента использовались различные жидкости и сплошные цилиндры разного объёма, изготовленные из разных материалов. Результаты измерений объёма цилиндров $V$ и выталкивающей силы $F_{\text{Арх}}$ с указанием погрешности представлены в таблице.
| № опыта | Жидкость | Материал цилиндра | $V$, см$^3$ | $F_{\text{Арх}}$, 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 выталкивающая сила определяется законом Архимеда.
$$F_{\text{Арх}} = \rho gV$$В опытах 3 и 4 жидкость и материал цилиндра одинаковы, но объём увеличивается с $20$ до $80$ см$^3$, а сила увеличивается с $0,2$ до $0,8$ Н. Значит, сила зависит от объёма тела.
В опытах 1 и 4 жидкость и объём цилиндров одинаковы: вода и $80$ см$^3$. Материалы различны, но выталкивающая сила одинакова и равна $0,8$ Н. Значит, сила не зависит от материала цилиндра.
Следовательно, правильны утверждения 4 и 5.
Где здесь ошибаются
Учитывать материал цилиндра вместо объёма вытесненной жидкости.
Считать, что одинаковые значения силы в опытах 1 и 2 доказывают независимость силы от рода жидкости, хотя объёмы цилиндров различны.