Гидростатика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00047455
Гидростатика
№2. Задание 6
ID: 00047455
Один конец нити привязан ко дну сосуда с жидкостью плотностью $\rho_1$, а другой — к телу массой $m$ и плотностью $\rho$. Причём тело на $\dfrac34$ от объёма погружено в жидкость.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) сила Архимеда
Б) сила натяжения нити
ФОРМУЛЫ
1) $\rho_1g\dfrac{3m}{4\rho}$
2) $mg$
3) $mg\left(\dfrac{3\rho_1}{4\rho}-1\right)$
4) $mg\left(1-\dfrac{3\rho_1}{4\rho}\right)$
А | Б |
|---|---|
|
|
Источник: ФИПИ
Решение
Тело привязано нитью ко дну и частично выступает из жидкости: в жидкости находится $\dfrac34$ его объёма. Нить не даёт телу всплыть выше, значит, выталкивающая сила больше силы тяжести, а нить тянет тело вниз.
А) Сила Архимеда. Она равна весу вытесненной жидкости: $F_A=\rho_1gV_{\text{погр}}$. Объём тела найдём через массу и плотность: $V=\dfrac{m}{\rho}$. Погружено $\dfrac34$ объёма:
$$V_{\text{погр}}=\dfrac34\cdot\dfrac{m}{\rho}=\dfrac{3m}{4\rho}.$$Тогда
$$F_A=\rho_1g\dfrac{3m}{4\rho}.$$Это формула $1$.
Б) Сила натяжения нити. На тело действуют три силы: вверх — сила Архимеда, вниз — сила тяжести $mg$ и натяжение нити $T$ (нить привязана ко дну, поэтому тянет вниз). Тело покоится, значит, сила, направленная вверх, уравновешивает две силы, направленные вниз:
$$F_A=mg+T\quad\Rightarrow\quad T=F_A-mg=\rho_1g\dfrac{3m}{4\rho}-mg.$$Вынесем $mg$ за скобку:
$$T=mg\left(\dfrac{3\rho_1}{4\rho}-1\right).$$Это формула $3$.
Проверим себя. Нить натянута, значит, $T\gt0$, то есть $\dfrac{3\rho_1}{4\rho}\gt1$. Формула $4$ при этом дала бы отрицательное натяжение, а формула $2$ — это просто сила тяжести, жидкость в ней не учтена. Выбор формулы $3$ согласован.
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 №00047451 — На водной поверхности плавает погружённый на дробь: числитель: 1, знаменатель:…
- 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…