ID: 00007429
Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведенного списка.
Для иллюстрации действия законов гидростатики и динамики учитель показал в классе два опыта. В первом опыте в большом сосуде с вертикальными стенками, частично заполненном водой, вначале плавал стакан, в котором находился небольшой деревянный шарик (рис. 1). Затем деревянный шарик перекладывали из стакана в сосуд с водой. Уровень воды в сосуде при этом не изменялся.
Во втором опыте в стакане, который также плавал вначале в большом сосуде с водой, находился стальной шарик. Затем стальной шарик перекладывали из стакана в сосуд с водой. Уровень воды в сосуде при этом понижался.
Почему же так происходит? Дело в том, что _________(А) на дно сосуда равна весу воды, стакана и шарика. Представим себе, что мы поставили сосуд (который для простоты можно считать невесомым) с его содержимым на весы. Тогда они покажут вес содержимого, то есть вес воды, стакана и шарика вместе взятых, причем их показания не зависят от того, где находится шарик — в стакане или в сосуде с водой. С другой стороны, весы должны показывать силу, действующую на _________(Б), которая в начальной ситуации определяется только уровнем воды в сосуде.
В случае, когда из стакана перекладывают деревянный шарик, он будет плавать на поверхности воды, и действующая на дно сосуда сила будет, по-прежнему, определяться лишь _________(В). А поскольку сила не меняется, то и уровень воды должен остаться прежним. Иным будет результат в случае, когда шарик стальной. Тяжелый стальной шарик утонет, то есть опустится на дно сосуда. Поэтому полная сила давления будет складываться из силы давления воды и силы давления шарика. Однако полная сила не должна измениться, значит, должна уменьшиться сила давления воды. А это может произойти только в том случае, если уровень воды _________(Г).
Список слов и словосочетаний:
1) сила тяжести
2) дно сосуда
3) боковая поверхность сосуда
4) уровень воды
5) сила давления
6) понизится
7) повысится
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры могут повторяться.
Источник: ФИПИ
два опыта: деревянный и стальной шарик перекладываются из плавающего стакана в сосуд с водой.
объяснение наблюдаемых изменений уровня воды.
Поставим сосуд с его содержимым на весы. Весы покажут вес содержимого — вес воды, стакана и шарика вместе взятых. Показания весов не зависят от того, где находится шарик: в стакане или в сосуде с водой.
С другой стороны, весы измеряют силу давления на дно сосуда:
$$F_{\text{дно}} = P_{\text{вода}} + P_{\text{стакан}} + P_{\text{шарик}} = \text{const}$$
Гидростатическое давление на дно определяется высотой столба жидкости:
$$p = \rho g h$$
Опыт 1 (деревянный шарик): Деревянный шарик менее плотный, чем вода, поэтому он плавает на поверхности. Давление на дно создаётся только столбом жидкости. Поскольку полная сила не меняется, уровень воды остаётся прежним.
Опыт 2 (стальной шарик): Тяжёлый стальной шарик тонет и опускается на дно. Теперь полная сила давления складывается из давления воды и давления шарика на дно:
$$F_{\text{дно}} = F_{\text{вода}} + F_{\text{шарик}} = \text{const}$$
Поскольку полная сила давления не может измениться, сила давления воды должна уменьшиться. Это возможно только при понижении уровня воды:
$$h \downarrow \Rightarrow p_{\text{вода}} \downarrow \Rightarrow F_{\text{вода}} \downarrow$$
Поэтому уровень воды во втором опыте понижается.