В сосуд налита вода в которой плавает деревянный шар поверх воды
6. Механика (изменение физических величин в процессах)
1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения
Деревянный шарик плавает в воде. Как изменятся сила Архимеда и высота части шара, выступающей над поверхностью жидкости, если шар перенести в сосуд с маслом?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила Архимеда}&text{Высота части шара, выступающей над поверхностью воды}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Так как шар плавает в жидкости, то сила Архимеда уравновешивает силу тяжести, а так как сила тяжести не изменилась, значит, сила Архимеда не изменилась. Ответ — 3
2) Сила Архимеда находится по формуле: (F_text{арх}=rho g V_text{т}), где (rho) — плотность жидкости, (V_text{т}) — объем тела погруженного в жидкость. Так как (F_text{арх}) не изменилась, (rho) уменьшилась, а (g) постояна, то (V_text{т}) увеличится, следовательно, высота части шара, выступающей над жидкостью уменьшится. Ответ — 2
Ответ: 32
Деревянный шарик плавает в воде. Как изменятся давление на дно сосуда и сила тяжести, если шар перенести в сосуд с маслом? (Сосуды одинаковые, уровень жидкости до погружения шарика одинаковый.)
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила тяжести}&text{Сила давления на дно}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Сила тяжести находится по формуле: (F=mg), так как масса шарика не меняется, то и сила тяжести не изменяется. Ответ — 3
2) Сила давления находится по формуле: ( displaystyle F=rho g h S), где (rho) — плотность жидкости, (h) — высота столба жидкости (S) — площадь дна, или эту формулу можно заменить на равносильную [F=m_1g] (m_1) – масса жидкости, так как плотность воды больше плотности масла, то масса жидкости уменьшилась, значит, сила давления уменьшилась. Ответ — 2
Ответ: 32
На поверхности воды плавает небольшая льдинка. Как изменятся сила Архимеда, действующая на льдинку, и давление на дно сосуда, если часть льдинки растает?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила Архимеда}&text{Давление на дно сосуда}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Так как часть льда растает, то (m_text{л}) уменьшится. Так как лед плавает, то сила архимеда уравновешивает силу тяжести. [F_text{а}=m_text{л}g] А так как масса льда уменьшилась, то и сила Архимеда уменьшилась. Ответ — 2
2) Так как лед плавает, то [F_text{а}=m_text{л}g] или (m_text{л}=rho_text{в}V_text{т}), где (rho_text{в}) — плотность воды, а (V_text{т}) — объем погруженной части тела.
Выразим объем погруженной части [V_text{т}=frac{m_text{л}}{rho_text{в}} quad (1)] Объем полученной воды равен [V_text{в}=frac{m_text{л}}{rho_text{в}} quad (2)] Из (1) и (2) можно сделать вывод, что ( V_ text{в}=V_text{т}), а значит объем погруженной в воду части льда будет замещен после таяния льда таким же объемом воды, что означает: уровень воды в сосуде не изменится. Ответ — 3
Ответ: 23
На поверхности воды плавает деревянный брусок плотностью (rho_1)=700 кг/м(^3). Как изменятся следующие величины: уровень воды и сила Архимеда, действующая на брусок, если заменить деревянный брусок, на брусок такого же объема, но плотностью (rho_2 )=1400 кг/м(^3)?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Уровень воды}&text{Сила Архимеда}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Объем погруженной части равен объему вытесненной жидкости, а так как (rho_2>rho_1), то тело погрузится глубже, а значит и уровень воды увеличится. Ответ — 1
2) Сила архимеда находится по формуле: [F_text{a}=rho_text{в}g V_text{п}] Где (rho_text{в}) — плотность воды, а (V_text{п}) — объем тела погруженного в воду. Так как (rho_2 >rho_text{в}), то тело тонет в жидкости и объем погруженной части увеличивается, а следовательно и увеличивается сила Архимеда. Ответ — 1
Ответ: 11
В сосуде, наполненным водой, проводят 3 опыта. Опыт 1: кладут брусок плотностью (rho_2)=1400 кг/м(^3). Опыт 2: кладут брусок плотностью (rho_3)=2100 кг/м(^3). Опыт 3: вначале брусок плотностью (rho_2)=1400 кг/м(^3), а затем брусок того же объема, но плотностью (rho_3)=2100 кг/м(^3). Как изменится сила Архимеда в опыте 2 относительно опыта 1 и уровень воды в опыте 3?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила Архимеда в опыте 2 относительно опыта 1}&text{Уровень воды в опыте 3}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Так как (rho_2) и (rho_3) больше (rho_text{в}), где (rho_text{в}) — плотность воды, то бруски в опытах 1 и 2 тонут , а значит погружаются на полный объем. Сила архимеда находится по формуле [F_text{a}=rho_text{в}g V_text{п}] Где (rho_text{в}) — плотность воды, а (V_text{п}) — объем тела погруженного в воду. Так как плотность жидкости одинаковая и объем погруженного тела одинаковый, то и сила Архимеда одинаковая. Ответ — 3
2) Как выяснили в 1) бруски плотностью (rho_2) и (rho_3) тонут в воде, а значит и вытесняют одинаковый объем жидкости, следовательно и уровень жидкости не изменяется. Ответ — 3
Ответ: 33
К деревянному бруску, плавающему в воде, привязали на тонкой нити небольшой стальной шарик, после привязывания система находится в равновесии. Как изменятся следующие величины: сила архимеда, действующая на брусок, и уровень воды? Считать, что брусок не утонул.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила Архимеда, действующая на брусок}&text{Уровень воды}\
hline
&\
hline
end{array}]
Обозначим все силы, действуюющие только на брусок:
Обозначим все силы, действующие на систему брусок+шарик: 
1) Как мы видим на первом рисунке ( F_ text{a1}=F_text{т1} ). На втором рисунке распишем все силы: [F_text{a1}+F_text{a2}+ T_2=F_text{т1}+F_text{т2}+T_1] Так как (T_1=T_2), то можно заменить [F_text{a1}+F_text{a2}=F_text{т1}+F_text{т2}] Кроме того, шарик, сделанный из стали, тонет в воде, а значит (F_text{т2}>F_text{a2}). Значит, и (F_text{a1}) должна увеличится, для того, чтобы равенство соблюдалось. Ответ — 1
2) Сила Архимеда находится по формуле: [F_text{а}=rho g V] где (rho) — плотность жидкости, (V) — объем погруженной части тела в жидкость. Так как сила Архимеда увеличилась, а плотность осталась неизменной, то (V) увеличился, значит и количество вытесненной воды увеличится и уровень воды поднимется. Ответ — 1
Ответ: 11
На поверхности воды плавает деревянный брусок. Как изменятся сила Архимеда, действующая на брусок, и масса вытесненной воды, если брусок заменить на другой с той же массой (m), но меньшей плотностью (rho)?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
[begin{array}{|c|c|}
hline
text{Сила Архимеда}&text{Масса вытесненной воды}\
hline
&\
hline
end{array}]
1) Так как брусок плавает на поверхности, то сила Архимеда уравновешивает силу тяжести. [F_a=mg] Так как масса не изменилась, то и сила Архимеда не изменилась. Ответ — 3
2) Сила Архимеда находится по формуле: [F_a=rho_1gV] Где (rho_1) — плотность жидкости, а (V) — объем погруженной части тела в жидкость. В пункте 1) доказали, что сила Архимеда не изменилась, а так как (rho_1) осталась неизменной, то и (V) тоже не изменился. Значит и масса вытесненной воды не изменилась. Ответ — 3
Ответ: 33
Источник
1. Условие равновесия шара в первом случае:
где – сила Архимеда, действующая на шар в первом случае,
– объём части шара, погружённой в воду в первом случае (в данной задаче
это объём всего шара), – масса шара и – плотность воды.
2. Условие равновесия шара во втором случае:
где – сила Архимеда, действующая на шар во втором случае, – объём части шара, погруженной в воду во втором случае.
3. Вычтем из уравнения уравнение и, учитывая, что
получим:
Н.
Ответ: Н
Порядок назначения третьего эксперта
В соответствии с Порядком проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего общего образования (приказ Минобрнауки России от зарегистрирован Минюстом России )
«61. По результатам первой и второй проверок эксперты независимо друг от друга выставляют баллы за каждый ответ на задания экзаменационной работы ЕГЭ с развёрнутым ответом…
62. В случае существенного расхождения в баллах, выставленных
двумя экспертами, назначается третья проверка. Существенное расхождение
в баллах определено в критериях оценивания по соответствующему
учебному предмету.
Эксперту, осуществляющему третью проверку, предоставляется
информация о баллах, выставленных экспертами, ранее проверявшими
экзаменационную работу»
Если расхождение составляет или более балла за выполнение любого из заданий, то третий эксперт проверяет ответы только на те задания, которые вызвали столь существенное расхождение.
Критерии оценки
3 баллаПриведено полное решение, включающее следующие элементы:
I. записаны положения теории и физические законы,
закономерности, применение которых необходимо для решения
задачи выбранным способом (в данном случае: условия равновесия
шара для двух случаев, закон Архимеда);
II. описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III. проведены необходимые математические преобразования и
расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается
решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины
2 баллаПравильно записаны все необходимые положения теории,
физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования. Но имеются один или несколько из следующих
недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном
объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения (не
зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
1 баллПредставлены записи, соответствующие одному из следующих
случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо и достаточно
для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их
использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая
для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе
решения), но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной
задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена
ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи
0 балловВсе случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям выставления оценок в балла
Источник
В интернете периодически выкладывают одни и те же задачки, которые вроде бы уже и разобраны досконально, по ним уже даже сняты видеоопыты, но все равно есть значительная часть людей, которые уверены, что ответ тут будет совсем другой.
Вот например задачка на картинке. Сколько ее не выкладывай, ответы будут постоянно разные.
Ну, ответте и вы тогда уж:
В какую сторону отклонятся весы?
Правая чаша опустится вниз
Левая чаша опустится вниз
Система останется в равновесии
Вот самые популярные объяснения из интернета:
1. Весы наклонятся налево потому что:
– слева вес равен давлению столба жидкости на дно ёмкости + вес шарика , а справа вес равен только давлению столба жидкости .
соответственно при заданных условиях вес слева будет больше веса справа .
– Налево по идее. Потому что стальной шарик подвешен, дна не касается. Значит справа давит только вода. А слева маленькое преимущество дает шарик
– Левый стакан тяжелее, там в системе, кроме воды и стакана – еще и шарик. Для него можно рассматривать вариант без нити, с шариком плавающим на поверхности.
– Зачем рассматривать то что творится в колбах. Достаточно знать, что колбы одинаковые, в них налито равное количество воды, но в одной колбе находится еще и шарик для пинг-понга, в то время как во второй ничего. Если бы опора металлического шарика находилась на чаше весов то перевес бы был со стороны металлического шарика. В данном случае перевесит колба с легким шариком.
– Металлический шарик никак не влияет на массу стакана. Значит, масса левой чашки весов будет больше на массу шарика для пинг понга
2. Весы наклонятся направо, потому что:
– Вода толкает шарик вверх, сама отталкиваясь от него вниз. Слева действие выталкивающей силы компенсируется силой натяжения нити.
– представим пустую ванну (для простоты будем считать, что она пластиковая и ничего не весит). В ванну лег человек весом 100 кг. Сколько будет весить ванна? 100 кг.
Теперь нальем туда 100 литров воды. Сколько будет весить ванна? 200 килограмм. Теперь подвесим человека на тросе, так что-бы он остался в воде. Весь-ли вес человека придется на трос? Нет, на трос придется часть веса, потому-что в воде он стал легче. Предположим, что объем человека – 50 литров, соответственно в воде он весит на 50 кг меньше.
Соответственно, на тросе повиснет 50 кг. Значит в ванне останется на 50 кг меньше. Значит ванна будет весить 150 кг. А левая чашка… нет разницы плавает там шарик или брошен на воду – там изменится только форма воды, а вес увеличиться на вес этого пластикового шарика.
– Правая чашка весов: После погружения стального шарика в воду, его вес (сила действующая на нить, на которой он висит) уменьшилась на вес вытесненной им воды. Компенсировать это изменение веса можно только за счёт увеличение веса стакана с водой.
Левая чашка весов: Подъём уровня воды из-за погружённого в воду шарика (весом которого можно пренебречь) равносилен тому, что вода находится просто в более узком сосуде. Никакого изменения веса стакана не происходит.
– Шарики одинаковы по объему и вытесняют одинаковое количество воды. Тяжелый шарик никак жестко не привязан к сосуду с водой. Следовательно вес сосуда, определяется только фактическим объемом воды находящейся в нем и объемом воды вытесняемой шариком. Легкий шарик жестко привязан к донышку сосуда. Шарик полый и на него действует выталкивающая сила, действующая и на сосуд по жесткой связи. Следовательно вес сосуда, определяется фактическим объемом воды находящейся в нем, объемом воды вытесняемой шариком и силой выталкивания, направленной в противоположную сторону. При одинаковом объеме воды, сосуд с легким шариком весит меньше…
– Чаша со стальным шариком перевешивает на величину вес воды вытесненной шариком, остальной вес воспринимает подвес.
3. Система будет в равновесии:
– Равновесие. Железо не давит на рычаг, полый шар почти что тоже, объём воды в одинаковых стаканах одинаков.
– На шарик пинг-понга действует архимедова сила, но она уравновешена натяжением нити, в итоге не влияет на весы. Стальной шарик просто подвешен на внешней опоре и тоже не влияет на весы. Объем шариков не играет роли, даже если они будут разного диаметра это не нарушит равновесия. Главное одинаковый объем воды.
А теперь все же правильный ответ:
Кто объяснит без формул, почему все происходит именно так?
П.С. кстати, пару лет назад, когда я выкладывал эту задачку ответы были вот такие:
Источник