Номер 1, страница 21, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Физика и физические методы изучения природы. Параграф 3. Наблюдения и опыты. Научный метод - номер 1, страница 21.

Условие.

1. Саша пробует утопить в воде надутый резиновый шарик. Потом Саша постепенно выпускает из шарика воздух и каждый раз снова пробует утопить. Какое наблюдение он может сделать? Какую гипотезу может высказать? Как её можно проверить на опыте?

Решение.

Какое наблюдение он может сделать?
Саша заметит, что полностью надутый шарик выталкивается из воды с большой силой, и его очень трудно удержать под водой. По мере того как он будет выпускать воздух из шарика, его объём будет уменьшаться. С каждым уменьшением объёма Саша будет наблюдать, что шарик топить становится всё легче, то есть выталкивающая сила со стороны воды уменьшается. При достаточно малом объёме шарик может даже утонуть, если средняя плотность оставшегося шарика (резина плюс немного воздуха) станет больше плотности воды.

Ответ: Саша может сделать наблюдение, что чем меньше объём шарика, тем меньшая выталкивающая сила действует на него со стороны воды.

Какую гипотезу может высказать?
Основываясь на наблюдении, что сила, выталкивающая шарик из воды, уменьшается вместе с его объёмом, Саша может предположить наличие прямой связи между этими двумя величинами. Эта выталкивающая сила в физике называется силой Архимеда.

Ответ: Можно высказать гипотезу: выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, прямо пропорциональна объёму погружённой части тела.

Как её можно проверить на опыте?
Для проверки этой гипотезы можно провести следующий эксперимент. Понадобятся: динамометр (пружинные весы), несколько тел разного объёма, но из одного материала (чтобы они тонули), и сосуд с водой, позволяющий измерять объём (например, отливной сосуд с мензуркой или мерный цилиндр).
1. Измеряем вес каждого тела в воздухе $\text{P}$ с помощью динамометра.
2. Полностью погружаем тело в воду, не касаясь дна и стенок сосуда, и измеряем его вес в воде $P_{воды}$.
3. Рассчитываем выталкивающую силу (силу Архимеда) по формуле: $F_A = P - P_{воды}$.
4. Измеряем объём воды $\text{V}$, вытесненной телом. Этот объём равен объёму самого тела.
5. Повторяем шаги 1-4 для всех тел.
6. Сравниваем полученные данные. Если гипотеза верна, то мы обнаружим, что отношение выталкивающей силы к объёму погружённого тела является постоянной величиной для данной жидкости ($F_A / V = const$). Это подтвердит прямую пропорциональную зависимость между выталкивающей силой и объёмом. Более того, эта константа будет равна произведению плотности жидкости $\rho_ж$ на ускорение свободного падения $\text{g}$, что соответствует закону Архимеда: $F_A = \rho_ж g V$.

Ответ: Необходимо экспериментально измерить выталкивающие силы, действующие на разные тела при их погружении в воду, а также объёмы этих тел. Сравнение результатов измерений позволит установить прямую пропорциональную зависимость между выталкивающей силой и объёмом погружённого тела.