Страница 162 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Пользуясь способом Архимеда, определите плотность любого домашнего объекта, материал которого не является очевидным на первый взгляд. По таблице 3 определите, что это за материал. Сделайте фотоотчёт о своей работе.

Для определения плотности неизвестного материала воспользуемся методом, основанным на законе Архимеда. Плотность вещества ($\rho$) — это отношение массы тела ($m$) к его объему ($V$).

Формула для расчета плотности: $\rho = \frac{m}{V}$

Массу объекта можно измерить с помощью весов. Объем объекта неправильной формы можно определить, измерив объем вытесненной им жидкости. Согласно закону Архимеда, объем погруженного в жидкость тела равен объему вытесненной им жидкости.

Проведем мысленный эксперимент, чтобы продемонстрировать этот метод. В качестве исследуемого объекта возьмем небольшой металлический брелок сложной формы.

Определение плотности способом Архимеда

Сначала нужно провести измерения для нахождения массы и объема объекта.

1. Измерение массы ($m$). Положим брелок на электронные кухонные весы. Предположим, весы показали массу $m = 42.5$ г.

2. Измерение объема ($V$). Нальем в мерный стакан воду до отметки $V_1 = 50$ мл. Затем, подвесив брелок на тонкой нити, аккуратно и полностью погрузим его в воду. Уровень воды в стакане поднимется. Допустим, новый уровень воды стал $V_2 = 55$ мл.
Объем вытесненной воды, который равен объему брелока, рассчитывается как разность конечного и начального объемов:
$V = V_2 - V_1 = 55 \text{ мл} - 50 \text{ мл} = 5 \text{ мл}$.
Так как $1 \text{ мл} = 1 \text{ см}^3$, объем нашего брелока равен $V = 5 \text{ см}^3$.

3. Расчет плотности ($\rho$). Теперь, зная массу и объем, мы можем рассчитать плотность материала.

Дано:

$m = 42.5 \text{ г}$
$V = 5 \text{ см}^3$

Перевод в СИ:
$m = 0.0425 \text{ кг}$
$V = 5 \text{ см}^3 = 5 \times (10^{-2} \text{ м})^3 = 5 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

$\rho$

Решение:

Воспользуемся формулой для расчета плотности:

$\rho = \frac{m}{V}$

Подставим наши значения в граммах и кубических сантиметрах, так как многие справочные таблицы используют эти единицы:

$\rho = \frac{42.5 \text{ г}}{5 \text{ см}^3} = 8.5 \text{ г/см}^3$

Для соответствия системе СИ, переведем результат в килограммы на кубический метр:

$\rho = 8.5 \frac{\text{г}}{\text{см}^3} = 8.5 \times \frac{10^{-3} \text{ кг}}{(10^{-2} \text{ м})^3} = 8.5 \times \frac{10^{-3}}{10^{-6}} \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} = 8.5 \times 10^3 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3} = 8500 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$

Ответ: плотность материала, из которого сделан объект, составляет $8.5 \text{ г/см}^3$ или $8500 \text{ кг/м}^3$.

Определение материала по таблице

Теперь необходимо сравнить полученное значение плотности с данными из справочной таблицы плотностей различных веществ (условная "Таблица 3").

Наше рассчитанное значение плотности $\rho = 8500 \text{ кг/м}^3$ точно попадает в диапазон плотностей для латуни (8400–8700 кг/м³). Таким образом, можно сделать вывод, что исследуемый брелок сделан из латуни.

Ответ: наиболее вероятный материал объекта — латунь.

Создание фото-отчёта

Для документирования проделанной работы и подтверждения результатов необходимо сделать фото-отчёт, включающий следующие кадры:
1. Фотография общего вида используемого оборудования: исследуемый объект, весы, мерный стакан с водой, нить.
2. Фотография процесса взвешивания объекта на весах, на которой четко видно итоговое значение массы.
3. Фотография мерного стакана с водой до погружения объекта, с хорошо видимой отметкой начального уровня воды ($V_1$).
4. Фотография мерного стакана с полностью погруженным в воду объектом, с четко видимой отметкой конечного уровня воды ($V_2$).
5. По желанию, можно приложить фотографию листа с вашими расчетами плотности.
Такой набор фотографий наглядно продемонстрирует все этапы выполненного эксперимента.

Ответ: фото-отчёт должен содержать фотографии оборудования, процесса измерения массы, а также измерения начального и конечного объемов воды для подтверждения вычислений.