Решение: Надёжность опыта с шариками
Статья к заданиюВес воздуха
Прочитайте текст и выполните задания.
Вес воздуха
О том, что воздух имеет вес, Вы уже знаете из школьного курса физики. Однако долгое время существовало мнение о невесомости воздуха.
Так, до середины
XVII
века считалось непререкаемым утверждение древнегреческого учёного Аристотеля о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции обнаружилось, что засасываемая насосами вода не желает подниматься выше 34 футов (1 фут равен 0,3048 метров). Строители обратились за помощью к Галилею. Галилей не нашел ответа на вопрос и отделался, шуткой: очевидно, природа боится пустоты до высоты в 34 фута. Однако этим фактом была поставлена проблема. Галилей стал искать решение сам и привлек к решению своих учеников Эванжелиста Торричелли (1608–1647) и Винченцо Вивиани (1622–1703).
Торричелли пришла мысль исследовать, до какой высоты будет «бояться пустоты» ртуть. В 1644 г. он предложил Вивиани выполнить следующий опыт: стеклянную трубку длиной около метра наполняют ртутью, открытый конец закрывают пальцем, трубку опускают в сосуд с ртутью. Столб ртути останавливается примерно на высоте 760 мм. Учёные вели тщательное наблюдение за уровнем ртути в трубке. Оказалось, что он изменяется. Торричелли впервые нашёл правильное объяснение причины этого явления: атмосфера давит на поверхность ртути в сосуде; давление столба ртути уравновешивает атмосферное давление. Последнее может изменяться.
Рисунок 1
Галилей провёл ряд опытов, доказывающих тот факт, что воздух имеет вес. В одном из опытов Галилей решил посмотреть, не изменяется ли вес наполненного воздухом сосуда при нагревании. Проделав этот простой опыт, учёный увидел, что нагретый сосуд весит меньше, чем холодный
(см. рисунок 2).
Рисунок 2
Поскольку воздух имеет вес, он оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Опираясь на материал «Вес воздуха», объясните, почему результат опыта Андрея нельзя считать достоверным. Андрей взял два разных шарика, один из них надул, подвесил шарики к краям палочки для коктейля, а нить прикрепил примерно посередине палочки. Ненадутый шарик перевесил. Приведите два аргумента в поддержку мнения Даши.
Решение по шагам
3 шагаВ опыте сравнивают влияние воздуха, поэтому остальные условия должны быть одинаковыми. Андрей использовал два разных шарика: их масса, размер и упругость могли различаться. Следовательно, перевес мог быть вызван различием самих шариков, а не воздухом внутри одного из них.
Перед началом опыта необходимо проверить равновесие палочки и точно установить точку подвеса. Андрей прикрепил нить лишь примерно посередине и не сообщил, что палочка с шариками была уравновешена до надувания. Поэтому различие плеч или исходный дисбаланс также могли привести к перевесу ненадутого шарика.
Таким образом, опыт не позволил надёжно установить причину наблюдаемого перевеса, поскольку не были исключены другие возможные причины результата.
Опыт нельзя считать достоверным: использовались разные шарики, поэтому их масса могла различаться; кроме того, не были обеспечены и проверены точная точка подвеса и исходное равновесие палочки.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать только, что шарики были разными, без объяснения, почему это влияет на результат.
Считать, что любой перевес обязательно вызван воздухом внутри надутого шарика.
Приводить два раза один и тот же аргумент вместо двух независимых нарушений условий опыта.