Гидростатика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00047451
Гидростатика
№2. Задание 6
ID: 00047451
На водной поверхности плавает погружённый на $\dfrac12$ своего объёма деревянный брусок. Как изменится глубина погружения бруска и действующая на него выталкивающая сила, если провести этот эксперимент с тем же бруском, но в космическом корабле, находящемся на поверхности Луны? Ускорение свободного падения на Луне $g_{\text{Л}}\approx1{,}6\ \text{м/с}^2$.
Глубина погружения бруска | Сила выталкивания |
|---|---|
|
|
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: Основная волна ЕГЭ 2025
Решение
Брусок плавает в воде, погрузившись наполовину. Тот же опыт повторяют в корабле, который стоит на поверхности Луны. Корабль неподвижен относительно Луны, вода лежит в сосуде, и брусок плавает, как на Земле. Отличается только ускорение свободного падения: $g_{\text{Л}}\approx1{,}6\ \text{м/с}^2$ вместо $g\approx10\ \text{м/с}^2$.
Глубина погружения. Брусок плавает, значит, сила Архимеда уравновешивает силу тяжести. Запишем обе силы через плотности и объёмы ($V$ — объём бруска, $V_{\text{погр}}$ — объём его части под водой):
$$\rho_{\text{в}}gV_{\text{погр}}=\rho_{\text{б}}gV.$$Ускорение $g$ стоит в обеих частях и сокращается:
$$\dfrac{V_{\text{погр}}}{V}=\dfrac{\rho_{\text{б}}}{\rho_{\text{в}}}.$$Доля погружённого объёма зависит только от плотностей бруска и воды, а они на Луне те же. Брусок и там погрузится наполовину — глубина погружения не изменится (цифра $3$).
Выталкивающая сила. Из условия плавания $F_A=mg$. Масса бруска на Луне та же, а ускорение свободного падения меньше:
$$\dfrac{F_{A\,\text{Л}}}{F_{A\,\text{З}}}=\dfrac{g_{\text{Л}}}{g}\approx\dfrac{1{,}6}{10}=0{,}16.$$Выталкивающая сила уменьшится (цифра $2$).
Проверим себя. На Луне легче становится не только брусок, но и вода, которую он вытесняет, причём в одно и то же число раз. Поэтому равновесие наступает при той же глубине, хотя обе силы — тяжести и Архимеда — стали меньше.
Ответ
Другие задания по теме «Гидростатика» (8)
- Задание 6 №00047560 — Тело поочерёдно погружали на полный объём в одну из трёх жидкостей с…
- Задание 6 №00047465 — В сосуде с маслом и в сосуде с водой плавает лёд. Как изменится уровень…
- Задание 6 №00047459 — На поверхности пресной воды плавает деревянный брусок. Как изменятся глубина…
- Задание 6 №00047455 — Один конец нити привязан ко дну сосуда с жидкостью плотностью ро индекс 1, а…
- Задание 6 №00047450 — На поверхности воды в сосуде плавает небольшая льдинка. Как изменятся сила…
- Задание 6 №00047421 — На водной поверхности плавает погружённый на дробь: числитель: 1, знаменатель:…
- Задание 6 №00042975 — Батискаф, полностью погружённый в воду, опускается на дно моря. Как изменяются…
- Задание 6 №00041668 — Изначально полностью погруженный в воду батискаф движется с постоянной…