Механика — Задание 4 ОГЭ по физике №00029809

Идея

Всё задание держится на одном сравнении: плотность тела против плотности жидкости. Тело тонет, если оно плотнее жидкости, и плавает, если легче. А рисунок здесь — это готовая таблица результатов: достаточно посмотреть, кто в каком сосуде лежит на дне, а кто держится у поверхности.

Рассуждаем

Читаем рисунок. В сосуде 1 на дне лежат оба тела — и кубик льда, и яйцо. В сосуде 2 кубик льда плавает у поверхности (его верхняя грань выступает над жидкостью), а яйцо всё так же лежит на дне.

(А) Со стороны жидкости на любое погружённое тело действует выталкивающая, то есть архимедова сила: $F_A=\rho_{\text{ж}}gV_{\text{погр}}$. Это верно и для утонувшего яйца, и для плавающего кубика — разница лишь в том, хватает ли этой силы, чтобы удержать тело. Значит (А) — архимедова сила.

(Б) Кубик в жидкости 2 плавает и покоится. Раз он не движется, силы скомпенсированы: выталкивающая сила УРАВНОВЕШИВАЕТ силу тяжести. Слово «превышает» здесь не годится: если бы $F_A>mg$, кубик разгонялся бы вверх, а он спокойно стоит на месте.

(В) Сравним жидкости через один и тот же кубик льда ($\rho_{\text{льда}}\approx900$ кг/м³). В жидкости 1 лёд тонет — значит она легче льда: $\rho_1<900$. В жидкости 2 лёд плавает — значит она тяжелее льда: $\rho_2>900$. Отсюда $\rho_2>\rho_1$: плотность жидкости 2 БОЛЬШЕ плотности жидкости 1.

(Г) Теперь про яйцо. В жидкости 2 оно лежит на дне, то есть тонет, — значит его средняя плотность больше плотности этой жидкости. А спрашивают наоборот: плотность жидкости 2 по сравнению с плотностью яйца — она МЕНЬШЕ.

Проверим себя

Подставим реальные вещества и посмотрим, воспроизводится ли картинка. Пусть жидкость 1 — спирт (800 кг/м³), жидкость 2 — вода (1000 кг/м³), лёд — 900, сырое яйцо — около 1050 кг/м³. Выстраиваем цепочку: $800&lt;900&lt;1000&lt;1050$. В спирте лёд тонет (900 > 800) ✓, яйцо тонет ✓. В воде лёд плавает (900 < 1000) ✓, яйцо тонет (1050 > 1000) ✓. Всё совпало с рисунком.

Главная ловушка задания — решить по памяти, «как обычно бывает», и посчитать, что в более плотной жидкости всплывает и яйцо (как в опыте с солёной водой). Здесь этого не происходит: на рисунке яйцо на дне в обоих сосудах, и пункт (Г) читается именно с рисунка.