Условие
Тело объёмом 0,002 м³ полностью погрузили в воду. Найдите выталкивающую силу. Будет ли это тело плавать, если его вес в воздухе равен 25 Н?
Что известно и что ищем
- Известны объём тела, плотность воды (1000 кг/м³) и вес тела в воздухе.
- Известно, что тело погружено полностью, значит объём погружённой части равен объёму тела.
- Ищем выталкивающую силу, а затем сравниваем её с весом тела и делаем вывод о плавании.
Ход решения
- Шаг 1. Вспоминаем закон Архимеда: выталкивающая сила равна весу вытесненной жидкости, то есть произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и объёма погружённой части тела. Формула: F = ρ · g · V.
- Шаг 2. Подставляем значения. Плотность воды 1000 кг/м³, ускорение свободного падения округляем до 10 Н/кг, объём погружённой части 0,002 м³.
- Шаг 3. Считаем: F = 1000 · 10 · 0,002. Получаем 20 Н.
- Шаг 4. Сравниваем полученную силу с весом тела. Выталкивающая сила 20 Н меньше веса 25 Н, значит сила тяжести перевешивает.
- Шаг 5. Делаем вывод: тело не будет плавать на поверхности, оно утонет. Чтобы оно плавало, выталкивающая сила должна стать равной весу — например, если убрать часть груза или взять жидкость плотнее.
Проверь себя
- Ответ: выталкивающая сила 20 Н; тело утонет, так как 20 Н меньше 25 Н.
- Проверка вывода: сила получилась меньше веса — значит, вывод «тонет» согласуется со сравнением. Если бы сила вышла больше веса, тело всплыло бы.
- Ловушка: считать выталкивающую силу по полному весу тела. В формуле стоит объём погружённой части, а не масса, и уж точно не вес.
Как объяснить ребёнку
«Вода выталкивает тело вверх с силой, равной весу вытесненной воды. Если эта сила больше веса тела — тело всплывёт, если меньше — утонет. Считаем силу и просто сравниваем два числа».
Тема для отчёта родителю
«Сила Архимеда: расчёт и условие плавания».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.