План выполнения работы, страница 43 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Филонович, Петрова

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Заполните измерительный цилиндр на $\frac{3}{4}$ водой. В пробирку насыпьте столько песка, чтобы закрытая пробкой пробирка плавала в измерительном цилиндре и над поверхностью воды находилась большая её часть (опыт № 1).

2. Определите выталкивающую силу, действующующую на пробирку.

Для этого определите первоначальный уровень воды в измерительном цилиндре: $V_1 = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Затем опустите пробирку в измерительный цилиндр и отметьте уровень воды $V_2 = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Найдите объём вытесненной воды, равный объёму погружённой части пробирки:

$V = V_2 - V_1; V = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Полученный результат с учётом абсолютной погрешности $\Delta V$ запишите в таблицу 12.

Указание. Абсолютную погрешность $\Delta V$ считайте равной удвоенной цене деления шкалы измерительного цилиндра.

Зная объём вытесненной воды, её плотность, рассчитайте выталкивающую силу $F_A = \rho_{ж}gV$.

$F_A = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Полученный результат запишите в таблицу 12.

3. Выньте пробирку из измерительного цилиндра, оботрите фильтровальной бумагой и определите на весах массу пробирки $\text{m}$. Результат измерения с учётом абсолютной погрешности $\Delta m$ запишите в таблицу 12.

Указание. Абсолютную погрешность $\Delta m$ считайте равной массе наименьшего разновеса, выводящего рычажные весы из равновесия, либо единице младшего разряда на дисплее электронных весов.

Таблица 12

4. Вычислите силу тяжести $F_{тяж} = mg$, действующую на пробирку. $F_{тяж} = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Полученный результат запишите в таблицу 12.

5. Досыпайте песок в пробирку, пока она не погрузится целиком в воду (опыт № 2). Определите объём вытесненной воды и массу пробирки с песком. Рассчитайте выталкивающую силу и силу тяжести. Результаты запишите в таблицу 12.

$V_1 = \underline{\hspace{1cm}}$ , $V_2 = \underline{\hspace{1cm}}$.

$V = V_2 - V_1; V = \underline{\hspace{1cm}}$ .

$F_A = \rho_{ж}gV; F_A = \underline{\hspace{1cm}}$ .

$F_{тяж} = mg = \underline{\hspace{1cm}}$ .

6. Увеличьте массу пробирки, досыпав в неё песок так, чтобы она утонула в измерительном цилиндре (опыт № 3). Определите объём вытесненной воды и массу пробирки для этого случая и снова рассчитайте выталкивающую силу и силу тяжести. Результаты запишите в таблицу 12.

$V_1 = \underline{\hspace{1cm}}$ , $V_2 = \underline{\hspace{1cm}}$ .

$V = V_2 - V_1; V = \underline{\hspace{1cm}}$ .

$F_A = \rho_{ж}gV; F_A = \underline{\hspace{1cm}}$ .

$F_{тяж} = mg = \underline{\hspace{1cm}}$ .

Ответьте на контрольные вопросы

1. Пробирка с песком плавает в сосуде с водой. Изменится ли глубина погружения пробирки, если достать её из сосуда, высыпать из неё часть песка и снова опустить в воду?

2. Тело массой 13 г плавает на поверхности воды. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело?

Сделайте выводы (Каковы условия плавания тел в жидкости?)

Если сила тяжести $F_{тяж}$ меньше архимедовой силы $F_A$, то тело $\underline{\hspace{1cm}}$ .

Если сила тяжести $F_{тяж}$ больше архимедовой силы $F_A$, то тело $\underline{\hspace{1cm}}$ .

Если сила тяжести $F_{тяж}$ равна архимедовой силе $F_A$, то тело $\underline{\hspace{1cm}}$ .

1. Пробирка с песком плавает в сосуде с водой. Изменится ли глубина погружения пробирки, если достать её из сосуда, высыпать из неё часть песка и снова опустить в воду?

Когда пробирка плавает, это означает, что действующая на нее сила тяжести $F_{тяж}$ уравновешена выталкивающей силой (силой Архимеда) $F_A$. Сила тяжести определяется массой пробирки с песком: $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ — общая масса. Выталкивающая сила зависит от объема погруженной части пробирки $V_{погр}$: $F_A = \rho_{воды} g V_{погр}$.

Условие плавания: $F_{тяж} = F_A$, или $mg = \rho_{воды} g V_{погр}$.

Если высыпать часть песка, общая масса пробирки $\text{m}$ уменьшится. Следовательно, уменьшится и действующая на нее сила тяжести $F_{тяж}$. Для того чтобы пробирка продолжала плавать, новая, меньшая сила тяжести должна быть уравновешена новой, меньшей выталкивающей силой. Чтобы выталкивающая сила уменьшилась, должен уменьшиться объем погруженной части пробирки $V_{погр}$. Уменьшение объема погруженной части означает, что глубина погружения пробирки уменьшится, и она будет плавать выше.

Ответ: Да, изменится. Глубина погружения пробирки уменьшится.

2. Тело массой 13 г плавает на поверхности воды. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело?

Дано:

$m = 13 \text{ г}$

$m = 0.013 \text{ кг}$

Найти:

$F_A$ — ?

Решение:

Согласно условию, тело плавает на поверхности воды. Условием плавания тела является равенство силы тяжести $F_{тяж}$, действующей на тело, и выталкивающей (архимедовой) силы $F_A$, действующей на него со стороны жидкости.

$F_A = F_{тяж}$

Силу тяжести можно вычислить по формуле:

$F_{тяж} = mg$

где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения, которое мы примем равным $9.8 \text{ Н/кг}$.

Следовательно, выталкивающая сила равна:

$F_A = mg = 0.013 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 0.1274 \text{ Н}$

Ответ: Выталкивающая сила, действующая на тело, равна $0.1274 \text{ Н}$.

Сделайте выводы (Каковы условия плавания тел в жидкости?)

Если сила тяжести $F_{тяж}$ меньше архимедовой силы $F_A$, то тело будет всплывать на поверхность жидкости до тех пор, пока архимедова сила не станет равной силе тяжести. Под архимедовой силой $F_A$ в этом сравнении обычно понимают максимальную выталкивающую силу, действующую на полностью погруженное тело.

Ответ: всплывает.

Если сила тяжести $F_{тяж}$ больше архимедовой силы $F_A$, то тело будет опускаться на дно, так как равнодействующая сил направлена вниз. Здесь также $F_A$ — это выталкивающая сила, действующая на полностью погруженное тело.

Ответ: тонет.

Если сила тяжести $F_{тяж}$ равна архимедовой силе $F_A$, то тело будет находиться в равновесии. Это означает, что оно может плавать на поверхности, будучи погруженным частично, или плавать на любой глубине внутри жидкости в полностью погруженном состоянии.

Ответ: плавает.