Условие
Даны три одинаковых по объёму кубика: изо льда, из стали и из пробки. Их по очереди опускают в воду. Определи, что произойдёт с каждым кубиком, и объясни решение, не прибегая к расчёту сил.
Что известно и что ищем
- Известно, что все три кубика одинакового объёма, но из разных веществ.
- Известно, что плотность воды 1000 кг/м³, плотность льда 900 кг/м³, пробки около 240 кг/м³, стали около 7800 кг/м³.
- Ищем поведение каждого кубика и правило, по которому это можно определить без вычислений.
Ход решения
- Шаг 1. Вспоминаем условие плавания в удобной форме: тело плавает, если его плотность меньше плотности жидкости, и тонет, если больше.
- Шаг 2. Разбираем лёд. Плотность льда 900 кг/м³ меньше плотности воды, значит кубик всплывёт и будет плавать на поверхности, частично погрузившись.
- Шаг 3. Разбираем пробку. Её плотность около 240 кг/м³, это намного меньше плотности воды, поэтому пробка всплывёт и будет погружена совсем немного.
- Шаг 4. Разбираем сталь. Плотность стали около 7800 кг/м³, это больше плотности воды, поэтому стальной кубик утонет.
- Шаг 5. Объясняем, почему можно было обойтись без подсчёта сил. Одинаковый объём означает, что при полном погружении все три кубика вытеснят одинаковый объём воды и получат одинаковую выталкивающую силу. А вот вес у них разный, потому что разная плотность. Значит, сравнивать удобнее именно плотности.
Проверь себя
- Ответ: лёд и пробка всплывут (пробка сильнее), сталь утонет.
- Проверка вывода: у всплывающих кубиков плотность меньше воды, у тонущего больше. Если результат не совпал с этим сравнением, где-то перепутаны плотности.
- Ловушка: считать, что раз кубики одинаковые по размеру, то и силы на них действуют одинаково и вести себя они будут одинаково. Выталкивающая сила действительно одинаковая, но вес разный — и результат разный.
Как объяснить ребёнку
«Сравни, кто „легче“ в одном и том же объёме: само вещество или вода. Легче воды — будет плавать, тяжелее — утонет. Пробка гораздо легче воды, лёд чуть легче, а сталь намного тяжелее».
Тема для отчёта родителю
«Условие плавания тел: сравнение плотностей».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.