Ход работы, страница 82 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Генденштейн, Булатова

Лабораторная работа № 10. Условия плавания тел в жидкости - страница 82.

Условие.

Ход работы

1. Исследование условия плавания тел.

• Измерьте среднюю плотность каждого из предложенных вам тел¹ (см. лабораторную работу № 6). Результаты измерений² без указания погрешностей запишите в таблицу.

Номер тела	Масса тела $\text{m}$, г	Объём тела $\text{V}$, $\text{см}^3$	Плотность тела $\rho_т$, $\frac{\text{г}}{\text{см}^3}$	Сравнение плотности тела с плотностью воды	Плавает ли тело и погружается ли при этом полностью?

• Сравните среднюю плотность каждого тела с плотностью воды.

• Опустите каждое тело в воду и определите, плавает ли оно, и если плавает, то погружается при этом полностью или частично.

2. Вывод:

Решение.

1. Исследование условия плавания тел

Для выполнения работы были взяты три тела с различными свойствами. Для каждого тела были измерены масса и объем, после чего рассчитана средняя плотность. Плотность пресной воды принята равной $ \rho_в = 1 \text{ г/см}^3 $.

Результаты измерений, вычислений и наблюдений занесены в таблицу.

Номер тела	Масса тела m, г	Объём тела V, см³	Плотность тела $\rho_т$, г/см³	Сравнение плотности тела с плотностью воды	Плавает ли тело и погружается ли при этом полностью?
1 (Стальной болт)	39,0	5,0	7,8	$ \rho_т > \rho_в $	Нет, тонет
2 (Деревянный брусок)	25,0	50,0	0,5	$ \rho_т < \rho_в $	Да, плавает, погрузившись частично
3 (Пластиковый шарик)	20,0	20,0	1,0	$ \rho_т = \rho_в $	Да, плавает, погрузившись полностью

Расчеты для каждого тела:

Тело 1 (Стальной болт)

Дано:

Масса тела $ m_1 = 39,0 \text{ г} $

Объем тела $ V_1 = 5,0 \text{ см}^3 $

Плотность воды $ \rho_в = 1,0 \text{ г/см}^3 $

Перевод в СИ:

$ m_1 = 39,0 \text{ г} = 0,039 \text{ кг} $

$ V_1 = 5,0 \text{ см}^3 = 5,0 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 $

$ \rho_в = 1,0 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ кг/м}^3 $

Найти:

Плотность тела $ \rho_1 $.

Решение:

Средняя плотность тела вычисляется по формуле $ \rho = \frac{m}{V} $.

$ \rho_1 = \frac{m_1}{V_1} = \frac{39,0 \text{ г}}{5,0 \text{ см}^3} = 7,8 \text{ г/см}^3 $.

Сравним плотность тела с плотностью воды: $ 7,8 \text{ г/см}^3 > 1,0 \text{ г/см}^3 $, то есть $ \rho_1 > \rho_в $.

Так как плотность тела больше плотности воды, оно тонет.

Ответ: плотность стального болта равна $ 7,8 \text{ г/см}^3 $; тело тонет в воде.

Тело 2 (Деревянный брусок)

Дано:

Масса тела $ m_2 = 25,0 \text{ г} $

Объем тела $ V_2 = 50,0 \text{ см}^3 $

Плотность воды $ \rho_в = 1,0 \text{ г/см}^3 $

Перевод в СИ:

$ m_2 = 25,0 \text{ г} = 0,025 \text{ кг} $

$ V_2 = 50,0 \text{ см}^3 = 5,0 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3 $

Найти:

Плотность тела $ \rho_2 $.

Решение:

$ \rho_2 = \frac{m_2}{V_2} = \frac{25,0 \text{ г}}{50,0 \text{ см}^3} = 0,5 \text{ г/см}^3 $.

Сравним плотность тела с плотностью воды: $ 0,5 \text{ г/см}^3 < 1,0 \text{ г/см}^3 $, то есть $ \rho_2 < \rho_в $.

Так как плотность тела меньше плотности воды, оно плавает на поверхности, погрузившись частично.

Ответ: плотность деревянного бруска равна $ 0,5 \text{ г/см}^3 $; тело плавает на поверхности воды.

Тело 3 (Пластиковый шарик)

Дано:

Масса тела $ m_3 = 20,0 \text{ г} $

Объем тела $ V_3 = 20,0 \text{ см}^3 $

Плотность воды $ \rho_в = 1,0 \text{ г/см}^3 $

Перевод в СИ:

$ m_3 = 20,0 \text{ г} = 0,020 \text{ кг} $

$ V_3 = 20,0 \text{ см}^3 = 2,0 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3 $

Найти:

Плотность тела $ \rho_3 $.

Решение:

$ \rho_3 = \frac{m_3}{V_3} = \frac{20,0 \text{ г}}{20,0 \text{ см}^3} = 1,0 \text{ г/см}^3 $.

Сравним плотность тела с плотностью воды: $ 1,0 \text{ г/см}^3 = 1,0 \text{ г/см}^3 $, то есть $ \rho_3 = \rho_в $.

Так как плотность тела равна плотности воды, оно плавает, будучи полностью погруженным в воду (находится в безразличном равновесии).

Ответ: плотность пластикового шарика равна $ 1,0 \text{ г/см}^3 $; тело плавает внутри воды, полностью погрузившись.

2. Вывод

В ходе работы было экспериментально исследовано условие плавания тел в жидкости (воде). Сравнивая среднюю плотность тел с плотностью воды и наблюдая за их поведением в воде, можно сформулировать следующие выводы:

• Если средняя плотность тела больше плотности жидкости ($ \rho_т > \rho_ж $), то тело тонет.
• Если средняя плотность тела меньше плотности жидкости ($ \rho_т < \rho_ж $), то тело всплывает и плавает на поверхности, погрузившись в жидкость лишь частично.
• Если средняя плотность тела равна плотности жидкости ($ \rho_т = \rho_ж $), то тело может находиться в равновесии в любом месте внутри жидкости, будучи полностью погруженным.

Таким образом, результаты эксперимента полностью подтверждают теоретические условия плавания тел.