049B09 — Закон Архимеда. Формула для определения выталкивающей силы, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Условие плавания тела. Плавание судов и воздухоплавание: ответ и решение

Дайте развернутый ответ.

Используя динамометр 1, цилиндр № 3, сосуд с водой, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости выталкивающей силы от объёма погружённой части тела. Для этого последовательно погрузите цилиндр в воду на 1/4 часть объёма, на 1/2 часть объёма и полностью. Для каждого погружения измерьте выталкивающую силу.

Абсолютную погрешность измерения веса цилиндра с помощью динамометра принять равной ±0,02 Н, абсолютную погрешность измерения выталкивающей силы принять равной ±0,04 Н.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки для измерения выталкивающей силы и запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;

2) для каждого погружения укажите в таблице результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде, а также выталкивающей силы;

3) сформулируйте вывод о зависимости выталкивающей силы от объёма погружённой части тела.

СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ

КЭС:

1.23 Закон Архимеда. Формула для определения выталкивающей силы, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Условие плавания тела. Плавание судов и воздухоплавание

1.29 Практические работы. Измерение средней плотности вещества; архимедовой силы; жёсткости пружины; коэффициента трения скольжения; работы силы трения, силы упругости; средней скорости движения бруска по наклонной плоскости; ускорения бруска при движении по наклонной плоскости; частоты и периода колебаний математического маятника; частоты и периода колебаний пружинного маятника; момента силы, действующего на рычаг; работы силы упругости при подъёме груза с помощью неподвижного блока; работы силы упругости при подъёме груза с помощью подвижного блока

Тип ответа:

Развернутый ответ

Номер: 049B09

Статус задания: НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания OGEPHYS049B09

Ответ: F_А = P₀ − P; сила прямо пропорциональна погружённому объёму.

Работаем в системе отсчёта Земли. Ось Oy направим вертикально вверх. Жидкость считаем однородной и практически несжимаемой; выталкиванием воздуха пренебрегаем.
Подвесьте цилиндр № 3 к динамометру 1. Прибор держите вертикально, показания снимайте после прекращения колебаний. Сначала измерьте вес в воздухе P₀. Затем, не касаясь дна и стенок, последовательно погрузите цилиндр на четверть объёма, на половину и полностью. Для цилиндра постоянного сечения это четверть высоты, половина высоты и вся высота. В каждом положении измерьте показание P в воде.
На цилиндр действуют тяжесть mg вниз, натяжение T вверх и сила Архимеда F_А вверх. В воздухе T₀ = P₀ = mg. В воде:
T + F_А − mg = 0;
T = P;
F_А = P₀ − P.
Вес P — сила действия тела на подвес; по третьему закону Ньютона его модуль равен натяжению. Сила тяжести при погружении не меняется.
В таблицу реального опыта заносят собственные показания. В условии численные результаты не даны, поэтому единственной обязательной числовой таблицы нет. Ниже приведён пример оформления, а не проведённое здесь измерение:
Четверть объёма: P₀ = (0,66 ± 0,02) Н; P = (0,52 ± 0,02) Н; F_А = (0,14 ± 0,04) Н.
Половина объёма: P₀ = (0,66 ± 0,02) Н; P = (0,38 ± 0,02) Н; F_А = (0,28 ± 0,04) Н.
Полное погружение: P₀ = (0,66 ± 0,02) Н; P = (0,10 ± 0,02) Н; F_А = (0,56 ± 0,04) Н.
Для каждой строки сначала используем F_А = P₀ − P. Например, в первой строке: F_А = 0,66 Н − 0,52 Н = 0,14 Н. Погрешность разности в заданной оценке равна сумме абсолютных погрешностей: ΔF_А = ΔP₀ + ΔP = 0,04 Н.
Вывод: в одной жидкости сила Архимеда увеличивается прямо пропорционально объёму погружённой части тела: F_А = ρ_в · gV_погр. Проверка: в примере доли объёма относятся как 1 : 2 : 4, и силы 0,14 : 0,28 : 0,56 дают то же отношение. Реальные значения могут отличаться в пределах измерений; результат нужно обосновать своей таблицей.

Закон Архимеда. Формула для определения выталкивающей силы, действующей на тело, погружённое в жидкость или газ. Условие плавания тела. Плавание судов и воздухоплавание: схема решения задания OGEPHYS049B09 — Обозначения: Опыт: сила Архимеда и погружённый объём.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании OGEPHYS049B09.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

Решение задания OGEPHYS049B09

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению