Номер 558, страница 77 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Архимедова сила. Плавание тел. Плавание судов. Воздухоплавание - номер 558, страница 77.

Условие.

558. Учитель последовательно опустил в три разные жидкости сплошной кубик изо льда и сырое яйцо (рис. 92).

Выберите два утверждения, которые соответствуют результатам экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Плотность яйца равна плотности льда.

2) Во всех трёх жидкостях сила тяжести, действующая на яйцо, уравновешена выталкивающей силой.

3) Плотность жидкости в третьем стакане наибольшая.

4) Плотность жидкости во втором стакане больше плотности льда.

5) В первом стакане налита чистая вода.

Рис. 92

Решение.

Для решения задачи проанализируем поведение кубика льда и яйца в каждой из трёх жидкостей. Условием плавания тела является то, что его средняя плотность меньше или равна плотности жидкости. Если плотность тела больше плотности жидкости, оно тонет.

Обозначим плотности: $\rho_{ice}$ – плотность льда, $\rho_{egg}$ – плотность яйца, $\rho_{L1}$, $\rho_{L2}$, $\rho_{L3}$ – плотности жидкостей в стаканах 1, 2 и 3 соответственно.

• В первом стакане (рис. 1) и лед, и яйцо утонули. Это означает, что плотность каждого из них больше плотности жидкости: $\rho_{ice} > \rho_{L1}$ и $\rho_{egg} > \rho_{L1}$.
• Во втором стакане (рис. 2) лед плавает, а яйцо утонуло. Это значит, что плотность льда меньше плотности жидкости 2, а плотность яйца больше плотности жидкости 2: $\rho_{ice} < \rho_{L2} < \rho_{egg}$.
• В третьем стакане (рис. 3) и лед, и яйцо плавают. Следовательно, плотность каждого из них меньше плотности жидкости 3: $\rho_{ice} < \rho_{L3}$ и $\rho_{egg} < \rho_{L3}$.

Объединяя эти наблюдения, мы можем выстроить соотношение плотностей: $\rho_{L1} < \rho_{ice} < \rho_{L2} < \rho_{egg} < \rho_{L3}$.

Теперь рассмотрим предложенные утверждения.

1) Плотность яйца равна плотности льда.

Это утверждение неверно. Из наблюдений в стакане 2 следует, что в одной и той же жидкости лед плавает, а яйцо тонет. Это прямо указывает на то, что плотность яйца больше плотности льда ($\rho_{egg} > \rho_{ice}$).

Ответ: Неверно.

2) Во всех трёх жидкостях сила тяжести, действующая на яйцо, уравновешена выталкивающей силой.

Это утверждение неверно. Равенство силы тяжести и выталкивающей силы ($F_g = F_A$) является условием плавания тела. В стаканах 1 и 2 яйцо тонет, что означает, что сила тяжести, действующая на него, больше выталкивающей силы ($F_g > F_A$). Только в стакане 3 яйцо плавает, и только в этом случае действующая на него сила тяжести уравновешена выталкивающей силой.

Ответ: Неверно.

3) Плотность жидкости в третьем стакане наибольшая.

Это утверждение верно. Согласно нашему анализу, плотность жидкости в третьем стакане $\rho_{L3}$ больше плотности всех остальных веществ и жидкостей в эксперименте. Из установленного соотношения $\rho_{L1} < \rho_{L2} < \rho_{L3}$ видно, что $\rho_{L3}$ является наибольшей.

Ответ: Верно.

4) Плотность жидкости во втором стакане больше плотности льда.

Это утверждение верно. Во втором стакане лед плавает. Это возможно только при условии, что плотность льда меньше плотности окружающей его жидкости, то есть $\rho_{ice} < \rho_{L2}$.

Ответ: Верно.

5) В первом стакане налита чистая вода.

Это утверждение неверно. Плотность льда ($\approx 920 \text{ кг/м}^3$) меньше плотности чистой воды ($\approx 1000 \text{ кг/м}^3$), поэтому в воде лед должен плавать. В первом же стакане лед утонул, что говорит о том, что плотность жидкости в нем меньше плотности льда ($\rho_{L1} < \rho_{ice}$). Следовательно, это не может быть чистая вода.

Ответ: Неверно.

Таким образом, верными являются утверждения под номерами 3 и 4.

Ответ: 3, 4.