Номер 579, страница 81 - 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 579, страница 81.

Условие.

► 579. Какой набор металлических цилиндров из алюминия и меди можно использовать для того, чтобы экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от объёма погружённого в жидкость тела (рис. 97)?

Рис. 97

Решение.

Решение

Чтобы экспериментально установить зависимость выталкивающей силы от объёма погружённого в жидкость тела, необходимо поставить эксперимент, в котором изменяемой величиной (независимой переменной) будет только объём тела. Все остальные параметры, которые теоретически могут повлиять на результат, должны быть постоянными (контролируемыми переменными).

Выталкивающая сила (сила Архимеда) рассчитывается по формуле: $F_A = \rho_ж \cdot g \cdot V_т$, где $\rho_ж$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $V_т$ — объём погружённой в жидкость части тела.

Из формулы видно, что выталкивающая сила зависит от плотности жидкости и объёма тела. Она не зависит от материала, из которого сделано тело (то есть от его плотности или массы).

Чтобы проверить зависимость $F_A$ от $V_т$, нужно:

1. Использовать одну и ту же жидкость, чтобы плотность $\rho_ж$ была постоянной.

2. Использовать тела разного объёма.

3. Чтобы исключить ошибочное предположение о влиянии материала тела на выталкивающую силу, в идеальном эксперименте следует использовать тела из одного и того же материала.

Проанализируем предложенные наборы:

Первый набор (Алюминий и Медь одинакового объёма): Этот набор не подходит, так как объёмы тел одинаковы. С его помощью можно доказать, что выталкивающая сила не зависит от материала (и массы) тела, но не её зависимость от объёма.

Второй набор (Алюминий и Алюминий разного объёма): Этот набор является правильным выбором. Здесь тела изготовлены из одного материала, но имеют разный объём. Погружая их поочерёдно в одну и ту же жидкость и измеряя выталкивающую силу (например, с помощью динамометра), можно сделать однозначный вывод о том, как объём влияет на эту силу.

Третий набор (Алюминий и Медь разного объёма): Этот набор не подходит для чистого эксперимента, так как у цилиндров отличаются сразу два параметра — и объём, и материал. При получении разных результатов для выталкивающей силы будет невозможно определить, какая из этих двух характеристик (или обе) стала причиной разницы.

Следовательно, для поставленной цели необходимо выбрать второй набор.

Ответ: Для экспериментального установления зависимости выталкивающей силы от объёма погружённого тела необходимо использовать набор из двух алюминиевых цилиндров разного объёма (второй набор на рисунке).