Номер 16, страница 25, 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 16, страница 25.

Условие.

16. Наберите пипеткой кипячёную воду и капните в бутылку с подсолнечным маслом (масло от этого не испортится: вода окажется на дне). Понаблюдайте за движением капель воды в масле. Какую гипотезу можно высказать? С помощью какого опыта её можно проверить?

Решение.

При наблюдении за движением капли кипячёной (горячей) воды в подсолнечном масле можно увидеть, как она опускается на дно, поскольку плотность воды выше плотности масла. Основываясь на этом наблюдении, можно сформулировать и проверить следующую гипотезу.

Какую гипотезу можно высказать?
Можно выдвинуть гипотезу, что скорость погружения капли воды в масле зависит от её температуры. Горячая капля воды будет двигаться с большей скоростью, чем холодная капля такого же размера. Это предположение основано на том, что горячая капля при движении нагревает окружающий её тонкий слой масла. Вязкость подсолнечного масла, как и большинства жидкостей, значительно уменьшается при повышении температуры. Сила сопротивления жидкости, действующая на движущееся в ней тело, прямо пропорциональна вязкости. Для сферической капли эта сила описывается законом Стокса: $F_{сопр} = 6\pi\eta rv$, где $\eta$ — вязкость жидкости. Уменьшение вязкости масла вокруг капли приведёт к снижению силы сопротивления, и, следовательно, капля будет тонуть быстрее. Хотя плотность горячей воды немного меньше, чем у холодной (что слегка уменьшает движущую силу), ожидается, что эффект от изменения вязкости масла будет преобладающим.

Ответ: Гипотеза заключается в том, что скорость движения капли воды в масле зависит от её температуры: горячая капля будет тонуть быстрее, чем холодная капля того же размера.

С помощью какого опыта её можно проверить?
Для проверки выдвинутой гипотезы необходимо провести сравнительный эксперимент по измерению скорости падения капель разной температуры.
Необходимое оборудование: два одинаковых высоких прозрачных сосуда (например, измерительных цилиндра), подсолнечное масло, пипетка, секундомер, кипячёная вода (около 100°C) и вода комнатной температуры (около 20°C).
Ход опыта:
1. Налить в оба сосуда одинаковое количество подсолнечного масла и нанести на них две горизонтальные метки на одинаковой высоте, чтобы замерять время прохождения капли между ними.
2. В первый сосуд с помощью пипетки аккуратно с поверхности масла опустить одну каплю горячей воды.
3. Включить секундомер, когда капля пересечёт верхнюю метку, и выключить, когда она достигнет нижней. Записать полученное время $t_{1}$.
4. Во втором сосуде повторить ту же процедуру, но с каплей холодной воды, стараясь, чтобы её размер был таким же, как у горячей капли. Записать время $t_{2}$.
5. Сравнить полученные результаты. Если $t_{1} < t_{2}$, то гипотеза подтверждается.
Для большей достоверности результатов рекомендуется провести измерения для горячих и холодных капель по 3-5 раз и сравнить средние значения времени падения.

Ответ: Проверить гипотезу можно с помощью опыта, в котором сравнивается время прохождения одинакового расстояния в масле каплями горячей и холодной воды.