Гидростатика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00048481
Гидростатика
№2. Задание 6
ID: 00048481
На поверхности воды плавает деревянный брусок плотностью $\rho_1=700\ \text{кг/м}^3$. Как изменятся следующие величины: уровень воды и сила Архимеда, действующая на брусок, если заменить деревянный брусок на брусок такого же объёма, но плотностью $\rho_2=1400\ \text{кг/м}^3$?
Уровень воды | Сила Архимеда |
|---|---|
|
|
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.
Источник: Основная волна ЕГЭ 2024
Решение
Деревянный брусок меняют на другой — того же объёма, но вдвое плотнее. Всё решает один вопрос: будет ли новый брусок плавать, как прежний, или утонет. От этого зависит, сколько воды он вытесняет.
Сравним плотности с водой. Плотность воды $\rho_{\text{в}}=1000\ \text{кг/м}^3$. Первый брусок легче воды ($700\lt1000$) — он плавает. Второй тяжелее воды ($1400\gt1000$) — он тонет, ложится на дно и целиком оказывается под водой.
Какая часть первого бруска под водой. Плавающий брусок в равновесии: сила Архимеда равна силе тяжести бруска.
$$\rho_{\text{в}}V_{\text{погр}}g=\rho_1Vg\quad\Rightarrow\quad V_{\text{погр}}=\dfrac{\rho_1}{\rho_{\text{в}}}V=\dfrac{700}{1000}V=0{,}7V.$$У второго бруска под водой весь объём: $V_{\text{погр}}=V$.
Уровень воды. Вода в сосуде поднимается на столько, сколько места под ней заняла погружённая часть бруска. Было $0{,}7V$, стало $V$ — уровень воды увеличится (цифра $1$).
Сила Архимеда. Она равна весу вытесненной воды, $F_A=\rho_{\text{в}}gV_{\text{погр}}$:
$$F_{A1}=1000\cdot g\cdot0{,}7V=700\,Vg,\qquad F_{A2}=1000\cdot g\cdot V=1000\,Vg.$$Сила Архимеда увеличится (цифра $1$).
Проверим себя. Утонувший брусок весит $1400\,Vg$, а вода выталкивает его с силой $1000\,Vg$ — меньше его веса. Так и должно быть: недостающие $400\,Vg$ даёт сила реакции дна, иначе брусок не лежал бы на дне неподвижно.
Ответ
Другие задания по теме «Гидростатика» (8)
- Задание 6 №00048483 — Тело, сделанное из железа плотностью ро индекс 0 равно 7800 кг дробная черта м…
- Задание 6 №00048398 — Тело объёмом V равно 0,002 м в кубе, находящееся в сосуде с водой плотностью ро…
- 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 №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…