Теоретическая справка
Архимедова сила – это выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ. Причина возникновения выталкивающей силы – разница давлений жидкости или газа на верхнюю и нижнюю грани тела.
Архимедова сила всегда направлена против силы тяжести. При погружении тела в жидкость (или газ) из-за действия силы Архимеда, вес тела уменьшается. Архимедова сила равна разности веса тела в воздухе и веса тела в жидкости или газе
$F_A = P_1 − P_2$,
где $P_1$ – вес тела в воздухе, $P_2$ – вес тела в жидкости.
Закон Архимеда: выталкивающая сила, равна весу жидкости или газа, вытесненных телом
FA= Pж.
Формула для вычисления силы Архимеда
FA= ρжgVп.
Важно! Сила Архимеда зависит только от плотности жидкости (газа) и погруженной части тела в жидкость (газ).
Важно! Сила Архимеда не зависит от массы тела, его плотности и глубины погружения.
Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ
1. Деревянный шарик помещают на дно стакана с водой. Шарик начинает всплывать. Что происходит с выталкивающей силой, действующей на шарик, пока он остаётся полностью погружённым в воду?
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) ответ зависит от плотности жидкости
Как известно, сила Архимеда зависит от плотности и объема погруженной части тела. Обе величины не меняются пока шарик остаётся полностью погружённым в воду, поэтому не меняется и ила Архимеда. Ответ: 3
2. Стальной сплошной шарик на нити сначала погружают в сосуд с дистиллированной водой, а затем – в сосуд с морской водой. Как при этом изменяются выталкивающая сила, действующая на шарик со стороны жидкости, и сила упругости, действующая на шарик со стороны нити?
Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Выталкивающая сила, действующая на шарик со стороны жидкости | Сила упругости, действующая на шарик со стороны нити |
Плотность морской оды больше, чем плотность воды дистиллированной, поэтому при полном погружении шарика в морскую воду выталкивающая сила, действующая на шарик со стороны жидкости увеличится. Сила упругости, действующая на шарик со стороны нити, по модулю равна весу тела. Вес тела при его погружении в жидкость уменьшается за счет силы Архимеда. Причем, чем больше сила Архимеда, тем меньше становится вес. Во втором случае вес тела будет меньше, чем в первом, значит и сила упругости во втором случае будет меньше. Ответ: 12
3. Груз, подвешенный к динамометру и опущенный в стакан с водой до полного погружения, с постоянной скоростью погружают в воду (см. рисунок). Как по мере погружения груза в воду изменяются сила тяжести и сила упругости, действующие на груз?
Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Сила тяжести, действующая на груз | Сила упругости, действующая на груз |
Масса тела при его погружении не меняется, значит сила тяжести, действующая на груз, не меняется. Сила упругости, действующая на груз, по модулю равна весу тела. Вес тела при его погружении в жидкость уменьшается за счет силы Архимеда. Причем, чем больше сила Архимеда, тем меньше становится вес. По мере погружения тела, сила Архимеда будет увеличиваться, а вес тела (и сила упругости тоже) будет уменьшаться. Ответ: 32
4. Алюминиевый и стальной шары имеют одинаковую массу. Какой из них легче поднять в воде? Ответ поясните.
Ответ: Легче будет поднять алюминиевый шар. Пояснение. Чем больше сила Архимеда, действующая на тело, тем легче будет поднимать шар. Плотность алюминия меньше, чем плотность стали, поэтому, при одинаковой массе, алюминиевый шар будет иметь больший объем. Чем больше объем тела, погруженного в жидкость, тем больше сила Архимеда. Значит на алюминиевый шар действует большая сила Архимеда, т.е. его легче поднять в воде.
5. В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют одинаковый размер. На какой из брусков действует наименьшая выталкивающая сила? Ответ поясните.
Ответ: Наименьшая сила Архимеда действует на второй брусок. Пояснение. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела и не зависит от плотности и массы тела. Тела находятся в одной и той же жидкости, а объем погруженной части меньше всего у второго тела, значит на него действует наименьшая сила Архимеда.
6. На весах, находящихся под герметично закрытым стеклянным колпаком, уравновешены два шара разных объёмов (V1 > V2). Если накачать дополнительно воздух под колпак (см. рисунок), то равновесие весов
1) не нарушится, так как массы шаров одинаковые
2) нарушится: перевесит шар 1
3) нарушится: перевесит шар 2
4) не нарушится, так как шары находятся в одной и той же среде
При накачке воздуха плотность газа увеличивается и выталкивающая сила, действующая на шар с большим объемом будет увеличиваться быстрее, чем для шара с меньшим объемом. Учитывая, что изначально шары были в равновесии, при накачке воздуха, шар с большим объемом будет перевешивать шар с меньшим объемом. Ответ: 2.
7. На рычажных весах уравновешены два сплошных шара: мраморный и железный. Нарушится ли равновесие весов, и если нарушится, то как, если шары опустить в воду? Ответ поясните.
Ответ: Равновесие нарушится, перевесит железный шар. Пояснение. В воздухе шары имеют одинаковый вес. Если поместить шары в воду, то их вес уменьшится, в результате действия на каждый шар силы Архимеда. Так как массы шаров одинаковы, но плотность мраморного шарика меньше, то его объем больше. Это означает, что сила Архимеда, действующая на шар из мрамора будет больше, чем сила Архимеда, действующая на железный шар. Это, в свою очередь, означает, что вес мраморного шарика в воде будет меньше, чем вес железного шарика, т.е. равновесие нарушится и перевесит железный шар.
8. Камень лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду (см. рисунок). Изменится ли (и если изменится, то как) сила давления камня на дно, если в воду добавить поваренную соль? Ответ поясните.
Ответ: Давление камня на дно уменьшится. Пояснение. Сила давления камня на дно равна разности силы тяжести и силы Архимеда: $P=mg-F_A=mg-\rho gV$, где $m$ — масса тела, $V$ — его объем, $g=10$ м/с2, а $\rho$ — плотность жидкости. Если в воду добавить поваренную соль, то плотность солевого раствора будет больше, чем плотность пресной воды. Увеличение плотности жидкости приведет к увеличению силы Архимеда, при этом сила тяжести, действующая на камень, не изменится. В результате увеличения силы Архимеда, сила давления камня на дно уменьшится.
9. Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость (см. рисунок — слева опыт 1, справа — опыт 2).
Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих проведённым опытам. Укажите их номера.
1) Выталкивающая сила, действующая на цилиндр в первом опыте, меньше выталкивающей силы, действующей на цилиндр во втором опыте.
2) Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.
3) Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погружённой части цилиндра.
4) Выталкивающая сила не зависит от объёма цилиндра.
5) Выталкивающая сила не зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.
Утверждение 1 — верно. Чем меньше сила Архимеда, тем больше вес погруженного тела. В первом опыте вес тела был больше, т.к. растяжение пружины больше. Утверждение 2 — неверно. Груз погружали в одну и ту же жидкость. Утверждение 3 — верно. По мере погружения груза, его вес уменьшаемся, так как увеличивается выталкивающая сила. Утверждение 4 — неверно. Во втором опыте объем погруженной части тела увеличился и сила Архимеда тоже. Утверждение 5 — неверно. Погружали один и тот же цилиндр, плотность вещества цилиндра не менялась. Ответ: 13
10. Где больнее ходить босыми ногами по мелкой морской гальке: на берегу или погрузившись по пояс в воду? Ответ поясните.
Ответ: на берегу по гальке ходить больнее Пояснение. На человека в воде действует выталкивающая сила, так что сила давления человека на дно уменьшается. Соответственно, согласно 3-му закону Ньютона, уменьшается сила давления, действующая на человека со стороны гальки.
11. Два однородных шара, один из которых изготовлен из алюминия, а другой — из меди, уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если шары опустить в воду?
1) Равновесие весов не нарушится, так как масса шаров одинакова.
2) Равновесие весов нарушится – перевесит шар из алюминия.
3) Равновесие весов нарушится – перевесит шар из меди.
4) Равновесие весов не нарушится, так как шары опускают в одну и ту же жидкость.
После погружения на алюминиевый шар будет действовать сила Архимеда больше, чем на медный шар, поскольку объем алюминиевого шара больше. Значит равновесие весов нарушится – перевесит шар из меди. Ответ: 3
12. Алюминиевый шар, подвешенный на нити, опущен в воду. Затем шар вынули из воды. При этом сила натяжения нити
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) может остаться неизменной или измениться в зависимости от наличия полости в шаре
В воде на шар действовала сила Архимеда, поэтому в воде вес тела был меньше, чем в воздухе. То есть если вытащить шар из воды, его вес, а значит и сила натяжения нити увеличатся. Ответ: 1
13. С какого дна тяжелее поднять получившую пробоину лодку: с илистого или с каменистого? Почему?
Ответ: тяжелее поднять лодку с илистого дна. Пояснение. Когда лодка находится на каменистом дне, то под ней есть вода, поэтому на лодку будет действовать сила Архимеда, которая будет «помогать» поднимать лодку. На илистом дне лодка плотно прижата ко дну, вода под лодку не затекает и поэтому выталкивающая сила, которая возникает из-за разности давлений на тело жидкости сверху и снизу, ввиду отсутствия давления снизу, не действует на лодку. Поэтому с илистого дна поднять лодку будет сложнее.
14. Два одинаковых по размеру бруска лежат на дне аквариума, который заполняют водой. Один брусок металлический и с ровной нижней гранью, другой — кирпичный и пористый. Одинаковы ли значения выталкивающих сил, действующих на бруски? Объясните, почему.
Ответ: нет, не одинаковы. Пояснение. На металлический брусок, плотно лежащий на дне аквариума под водой, сила Архимеда действовать не будет, т. к. вода не просачивается под брусок, и равнодействующая сила давления на брусок со стороны воды направлена вниз. На пористый же кирпич будет действовать выталкивающая сила, направленная вверх.
15. Необходимо экспериментально проверить, зависит ли выталкивающая сила от объёма погружаемого в воду тела. Какую из указанных пар тел можно использовать для такой проверки?
1) А и Г
2) А и В
3) А и Б
4) В и Г
Для проверки гипотезы зависимости выталкивающей силы от объёма погружаемого в воду тела необходимо взять два тела изготовленных из одного материала, но имеющим разный объем. Этим критериям соответствуют пары тел А, Г и Б,В. Ответ: 1
16. Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на тело, полностью погружённое в жидкость, причём для эксперимента он использовал различные жидкости и сплошные цилиндры разного объёма, изготовленные из разных материалов. Результаты экспериментальных измерений объёма цилиндров V и выталкивающей силы FАрх (с указанием погрешности измерения) для различных цилиндров и жидкостей он представил в таблице.
| № опыта | Жидкость | Материал цилиндра | V, см3 | F Арх, Н |
| 1 | Вода | Алюминий | 40 | 0,4 ± 0,1 |
| 2 | Масло | Алюминий | 90 | 0,8 ± 0,1 |
| 3 | Вода | Сталь | 40 | 0,4 ± 0,1 |
| 4 | Вода | Сталь | 80 | 0,8 ± 0,1 |
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.
1) Выталкивающая сила не зависит от плотности материала цилиндра.
2) Выталкивающая сила не зависит от рода жидкости.
3) Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма тела.
4) Выталкивающая сила не зависит от объёма тела.
5) Выталкивающая сила, действующая на тело при погружении в масло, больше выталкивающей силы, действующей на это тело при погружении в воду.
Утверждение 1 — верно. В опытах 1 и 3 одинаковые по объему, но изготовленных из разных материалов цилиндры в погружали в воду. При этом силы Архимеда, действующие на цилиндры были равны, т.е. сила Архимеда не зависит от плотности материала цилиндра. Утверждение 2 — неверно. Для проверки этой гипотезы необходимо взять два тела изготовленных из одного материала, имеющих равный объем и погрузить в разные жидкости. Опытов соответствующим данным критериям не проводилось. Утверждение 3 — верно. В опытах 3 и 4 стальные цилиндры разного объема погружали в воду. При этом на цилиндр большего объема действовала большая выталкивающая сила. Утверждение 4 — неверно. Смотри пункт 3. Утверждение 5 — неверно. Для проверки этой гипотезы необходимо взять два тела изготовленных из одного материала, имеющих равный объем и погрузить в воду и масло, а затем сравнить выталкивающие силы, действующие на них. Опытов соответствующим данным критериям не проводилось. Ответ: 13
17. Одинакова ли величина выталкивающей силы, действующей на кусок дерева объёмом 100 см3 и на кусок железа такого же объёма при их полном погружении в воду? Рассмотреть случай, когда ни железо, ни дерево не лежат на дне.
Ответ: На тела действует одинаковая сила Архимеда. Пояснение. Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела и не зависит от плотности и массы тела. Тела находятся в одной и той же жидкости. Тела погружен полностью, не касаются дна и имеют одинаковые объемы, значит на них действуют одинаковые выталкивающие силы.
18. Два шара полностью опущены в воду: шар 1 на глубину 8 см, шар 2 на глубину 16 см. Объём шара 1 в 2 раза больше объёма шара 2. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на шар 1 (F1), и выталкивающей силы, действующей на шар 2 (F2).
1) F1 = F2
2) F1 = 2F2
3) F1 = 4F2
4) 4F1 = F2
Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела и не зависит от плотности и массы тела, а также глубины погружения. Поскольку объем первого тела больше в 2 раза, то на первое тело будет действовать в 2 раза большая выталкивающая сила. Ответ: 2
19. На очень точных и чувствительных рычажных весах уравновешены медная пластинка и кусок пробки. Однако учитель сказал, что на самом деле масса пластинки больше, так как на тела, помимо силы тяжести и силы упругости, действует ещё одна сила. О какой силе идёт речь?
1) сила тяготения
2) сила сопротивления
3) сила реакции опоры
4) выталкивающая сила
Речь идет о выталкивающей силе, которая действует со стороны воздуха на любое тело помещенное в него, в том числе и на медную пластинку и на кусок пробки. Ответ: 4
20. Пластиковый пакет с водой объёмом 1 л полностью погрузили в воду. Определите выталкивающую силу, действующую на пакет.
1) 0
2) 1 Н
3) 9 Н
4) 10 Н
Модуль силы Архимеда находится по формуле $F_A=\rho gV$. Плотность воды $\rho =1000$ кг/м3, объем пакета $V=0,001$ м3. Рассчитываем силу Архимеда $F_A=1000 \cdot 10 \cdot 0,001=10$ Н. Ответ: 4
21. Чему равна сила Архимеда, действующая на тело объёмом 2 м3, наполовину погружённое в воду?
1) 2000 Н
2) 5000 Н
3) 10000 Н
4) 20000 Н
Модуль силы Архимеда находится по формуле $F_A=\rho gV$. Плотность воды $\rho =1000$ кг/м3, объем погруженной части тела $V=1$ м3. Рассчитываем силу Архимеда $F_A=1000 \cdot 10 \cdot 1=10000$ Н. Ответ: 3
22. При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. При опускании груза в воду показание динамометра уменьшается до 1,6 Н. Выталкивающая сила равна
1) 3,6 Н
2) 2 Н
3) 1,6 Н
4) 0,4 Н
Выталкивающая сила будет равна разности показаний динамометра в воздухе и воде: 2 Н — 1,6 Н =0,4 Н. Ответ: 4
23. Два сплошных тела, изготовленных из одного и того же материала, полностью погружены в воду. Сравните значения действующей на каждое из тел выталкивающей силы F1 и F2, если масса m1 одного тела в 2 раза меньше массы m2 другого тела.
1) F1 = 0,5F2
2) F1 = F2
3) F1 = 2F2
4) F1 = 4F2
Сила Архимеда зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела и не зависит от плотности и массы тела, а также глубины погружения. Поскольку тела изготовлены из одного и того же материала и масса первого тела меньше в 2 раза массы второго, то и объем первого тела меньше в 2 раза. Значит на первое тело будет действовать в 2 раза меньшая выталкивающая сила. Ответ: 1
24. Ученик провел эксперимент по изучению выталкивающей силы, опуская до полного погружения тела различной формы и из разного материала в сосуд с водой. Результаты измерения объёма тел V, силы Архимеда FА и глубины погружения h он представил в таблице.
| № п.п. | материал | форма | V, cм3 | h, см | FА, Н |
| 1 | алюминий | шар | 20 | 10 | 0,2 |
| 2 | медь | шар | 20 | 10 | 0,2 |
| 3 | алюминий | цилиндр | 40 | 5 | 0,4 |
| 4 | медь | цилиндр | 10 | 5 | 0,1 |
На основании проведенных измерений можно утверждать, сила Архимеда
1) не зависит от глубины погружения тела
2) зависит от объёма погружённого тела
3) зависит от формы погружённого тела
4) не зависит от материала тела
В опытах 3 и 4 два цилиндра одинакового объема, но изготовленных из разных материалов, погружают на одинаковую глубину. При этом на них действует одинаковая выталкивающая сила, это означает, что она не зависит от материала тела. Ответ: 4
25. Установите соответствие между формулами для расчёта физических величин и названиями этих величин. В формулах использованы обозначения: ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; V – объём; h – расстояние.К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ФОРМУЛЫ | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
| А) ρgV
Б) ρgh |
1) гидростатическое давление жидкости
2) сила давления, действующая на дно сосуда с жидкостью 3) выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость 4) условие равновесия тела, плавающего в жидкости |
А) ρgV — выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость. Б) ρgh — гидростатическое давление жидкости. Ответ: 31
26. Два кубика одинакового объёма, изготовленные из мрамора и цинка, опущены в сосуд с водой. На кубик из мрамора действует выталкивающая сила, равная 3,5 Н. Определите выталкивающую силу, действующую на кубик из цинка.
Объемы кубиков одинаковы, значит на них действуют одинаковые силы Архимеда. Ответ: 3,5 Н.
27. Два кубика, изготовленные из мрамора и цинка и имеющие одинаковую массу, опущены в сосуд с водой. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на кубик из мрамора (F1) и на кубик из цинка (F2).
1) F1 = F2
2) F1 = 2,6 F2
3) F1 = 0,38 F2
4) соотношение сил зависит от внешнего давления
Преобразуем формулу для вычисления силы Архимеда $F_A=\rho gV=\frac{\rho gm}{\rho_ \tau }$, где $\rho $ — плотность воды, а $\rho_ \tau $ — плотность вещества из которого изготовлен кубик. Найдем отношение сил Архимеда, полагая, что $\rho_{ \tau 1} = 2700 $ кг/м3 — плотность мрамора, $\rho_{ \tau 2} = 7100 $ кг/м3 — плотность цинка, а массы удовлетворяют условию $m_1=m_2=m$ $\frac{F_{A1}}{F_{A2}}=\frac{\rho gm}{\rho_ {\tau1} }:\frac{\rho gm}{\rho_ {\tau2} }= \frac{\rho gm}{\rho_ {\tau1} } \cdot \frac{\rho_ {\tau2}}{\rho gm }=\frac{\rho_ {\tau2}}{\rho_ {\tau1} }=\frac{7100}{2700} \approx 2,6$. Получается, что сила Архимеда, действующая на кубик из мрамора примерно в 2,6 раза больше, чем сила Архимеда, действующая на кубик из цинка. Ответ: 2
28. Алюминиевый кубик опустили сначала в воду, а затем в керосин. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на кубик в воде (F1) и в керосине (F2).
1) F1 = F2
2) F1 = 0,8F2
3) F1 = 1,25F2
4) соотношение сил зависит от внешнего давления
Составим отношение $\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{\rho_1 gV}{\rho_2 gV}=\frac{\rho_1}{\rho_2}=\frac{1000}{800} =1,25$. Получается, что сила Архимеда, действующая на кубик в воде в 1,25 раза больше, чем в керосине. Ответ: 3
29. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на тело, целиком погружённое в воду, на Земле (F1) и на Луне (F2). Ускорение свободного падения на Земле равно 10 м/с2, ускорение свободного падения на Луне равно 1,6 м/с2.
1) F1 = F2
2) F1 = 0,16F2
3) F1 = 6,25F2
4) соотношение сил зависит от значения плотности вещества, из которого сделано тело
Составим отношение $\frac{F_{1}}{F_{2}}=\frac{\rho g_1V}{\rho g_2V}=\frac{g_1}{g_2}=\frac{10}{1,6} =6,25$. Получается, что сила Архимеда, действующая на кубик, помещенный в воду на Земле в 6,25 раза больше, чем сила Архимеда, действующая на кубик, помещенный в воду на Луне. Ответ: 3
30. Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость. На рисунке представлен график зависимости силы Архимеда от глубины h погружения нижнего торца цилиндра в жидкость.
Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих проведённому опыту. Укажите их номера.
1) Выталкивающая сила зависит от объёма погружённой в жидкость части цилиндра.
2) Выталкивающая сила не зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.
3) Выталкивающая сила уменьшается при увеличении объёма погружённой части цилиндра.
4) Выталкивающая сила, действующая на полностью погружённый в жидкость цилиндр, не зависит от глубины погружения.
5) Выталкивающая сила прямо пропорциональна плотности вещества, из которого изготовлен цилиндр.
Утверждение 1 — верно. Чем больше объем погруженной части тела, тем больше сила Архимеда. Утверждение 2 — неверно. Во всех опытах использовался один и тот же цилиндр. Утверждение 3 — неверно. Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погружённой части цилиндра. Утверждение 4 — верно. В опытах 5 и 6 сила Архимеда, действующая на погруженные на разную глубину цилиндры одинакова. Утверждение 5 — неверно. Смотри пункт 2. Ответ: 14
31. Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр, по мере его погружения в воду и в спирт. На рисунке представлен график зависимости силы Архимеда от глубины h погружения в жидкость нижнего торца цилиндра.
Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих проведённым опытам. Укажите их номера.
1) Выталкивающая сила в воде больше выталкивающей силы в спирте при одинаковом погружении цилиндра.
2) Выталкивающая сила зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.
3) Выталкивающая сила не изменяется при увеличении объёма погруженной части цилиндра.
4) Выталкивающая сила прямо пропорциональна плотности вещества, из которого изготовлен цилиндр.
5) Выталкивающая сила, действующая на полностью погруженный в жидкость цилиндр, не зависит от глубины погружения.
Утверждение 1 — верно. Это следует из графиков. Утверждение 2 — неверно. Во всех опытах использовался один и тот же цилиндр. Утверждение 3 — неверно. Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погружённой части цилиндра. Утверждение 4 — верно. Смотри пункт 2. Утверждение 5 — неверно. Из графиков следует, что при полном погружении цилиндров, сила Архимеда не зависит от глубины погружения. Ответ: 15
32. В воду опущены три сплошных шара одинакового объема, изготовленные из разных материалов: первый – из алюминия, второй – из стали, третий – из свинца. На какой из шаров действует наибольшая сила Архимеда?
1) на алюминиевый
2) на стальной
3) на свинцовый
4) действие силы Архимеда на все шары одинаково
Поскольку объемы погруженных тел в воду одинаковы, то и силы Архимеда, действующие на шары, будут одинаковы. Ответ: 4
33. В сосуд, частично заполненный водой, опускают на нити свинцовый шарик из положения 1 в положение 2 (см. рисунок). Как при этом изменяются сила тяжести и выталкивающая сила, действующие на шарик, а также давление воды на дно сосуда?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА | ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ |
| А) Сила тяжести
Б) Выталкивающая сила В) Давление воды на дно сосуда |
1) увеличилась
2) уменьшилась 3) не изменилась |
А) Сила тяжести — масса шарика не изменилась, значит и сила тяжести не изменилась. Б) Выталкивающая сила — плотность воды больше плотности воздуха, значит в воде на шарик действует большая сила Архимеда. В) Давление воды на дно сосуда — уровень воды в сосуде повысился, значит ее давление на дно увеличилось. Ответ: 311
34. Ученик провел эксперимент по изучению выталкивающей силы, опуская до полного погружения различные шарики в сосуд с водой. Результаты измерения объема шариков V, их массы m, силы Архимеда FА и глубины погружения h он представил в таблице.
| № п.п. | материал | V, cм3 | m, г | h, см | F, Н |
| 1 | алюминий | 20 | 54 | 5 | 0,2 |
| 2 | медь | 10 | 89 | 10 | 0,1 |
| 3 | алюминий | 20 | 54 | 10 | 0,2 |
На основании проведенных измерений можно утверждать, сила Архимеда
1) не зависит от глубины погружения шарика
2) зависит от объема погруженного шарика
3) не зависит от массы погруженного шарика
4) зависит от материала шарика
В опытах 1 и 3 два цилиндра одинакового объема и массы, а также изготовленных из одного материала, погружают на одинаковую глубину. При этом на них действует одинаковая выталкивающая сила, это означает, что она не зависит от материала тела. Ответ: 1
35. К пружине лабораторного динамометра ученик подвесил металлический цилиндр объемом 20 см3. Какими будут показания динамометра при полном погружении цилиндра в воду, если известно, что в воздухе показания динамометра составляли 1,6 Н?
Модуль силы Архимеда находится по формуле $F_A=\rho gV$. Плотность воды $\rho =1000$ кг/м3, объем погруженной части тела $V=0,00002$ м3. Рассчитываем силу Архимеда $F_A=1000 \cdot 10 \cdot 0,00002=0,2$ Н. Показания динамометра уменьшатся на величину Архимедовой силы и составят 1,6 Н — 0,2 Н = 1,4 Н. Ответ: 1,4 Н
36. Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость (см. рисунок: слева — опыт 1, справа — опыт 2).
Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённым опытам. Укажите их номера.
1) Выталкивающая сила, действующая на цилиндр в первом опыте, меньше выталкивающей силы, действующей на цилиндр во втором опыте.
2) Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.
3) Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объёма погруженной части цилиндра.
4) Выталкивающая сила не зависит от объёма цилиндра.
5) Выталкивающая сила не зависит от материала, из которого изготовлен цилиндр.
Утверждение 1 — верно. Чем меньше сила Архимеда, тем больше вес погруженного тела. В первом опыте вес тела был больше, т.к. растяжение пружины больше. Утверждение 2 — неверно. Груз погружали в одну и ту же жидкость. Утверждение 3 — верно. По мере погружения груза, его вес уменьшаемся, так как увеличивается выталкивающая сила. Утверждение 4 — неверно. Во втором опыте объем погруженной части тела увеличился и сила Архимеда тоже. Утверждение 5 — неверно. Погружали один и тот же цилиндр, плотность вещества цилиндра не менялась. Ответ: 13