Номер 580, 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 580, страница 81.

Условие.

► 580. Какой набор металлических цилиндров из свинца и железа можно использовать для того, чтобы экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погружённого в жидкость тела (рис. 98)?

Рис. 98

Решение.

Решение

Для того чтобы экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погруженного в жидкость тела, необходимо провести опыт, в котором изменяется только плотность тел, а все остальные условия, влияющие на величину выталкивающей силы, остаются неизменными.

Выталкивающая сила (сила Архимеда) определяется по формуле:

$F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{т}$

где $\rho_{ж}$ – плотность жидкости, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $V_{т}$ – объем погруженной в жидкость части тела.

Из формулы видно, что выталкивающая сила зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела. Чтобы проверить зависимость силы Архимеда от плотности самого тела ($\rho_{т}$), нужно провести сравнение для двух тел, у которых плотности различны, а объемы одинаковы. Тела следует погружать в одну и ту же жидкость.

Рассмотрим предложенные наборы:

1. Первый набор: железный и свинцовый цилиндры одинакового размера. Плотность железа ($\rho_{ж} \approx 7800$ кг/м³) и плотность свинца ($\rho_{св} \approx 11300$ кг/м³) различны. Объемы цилиндров одинаковы. Этот набор позволяет изменять только плотность тела, сохраняя объем постоянным. Следовательно, он подходит для проведения данного эксперимента.

2. Второй набор: два железных цилиндра разного размера. Плотности цилиндров одинаковы, так как они сделаны из одного материала. Объемы различны. Этот набор не подходит для поставленной задачи, так как плотность тел не меняется. Он мог бы быть использован для проверки зависимости выталкивающей силы от объема тела.

3. Третий набор: железный и свинцовый цилиндры разного размера. В этом случае у цилиндров различны и плотности, и объемы. При проведении эксперимента с этим набором изменяются сразу два параметра, поэтому невозможно будет сделать вывод о том, как именно плотность тела влияет на выталкивающую силу.

Таким образом, для решения поставленной задачи подходит только первый набор цилиндров.

Ответ: Для экспериментального установления зависимости выталкивающей силы от плотности погруженного в жидкость тела можно использовать первый набор, состоящий из железного и свинцового цилиндров одинакового объема.