Механика

Задание №19. Качественная Задача

№2. Задание 19

ID: 00040547

В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют одинаковый размер. На какой(-ие) из брусков действует наибольшая выталкивающая сила? Ответ поясните.

Рисунок к заданию 19 ОГЭ по физике — Механика

Источник: ФИПИ

Решение

Что дано

Сосуд с водой, три бруска одинакового размера, сделанные из разных материалов. Все три плавают, но сидят в воде на разной глубине:

брусок 1 погружён глубже всех — под водой почти весь его объём;
брусок 2 погружён примерно наполовину;
брусок 3 едва касается воды — под уровнем оказалась лишь небольшая нижняя часть.

Идея

Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме погружённой части тела:

$F_A=\rho_ж g V_{погр}$

Посмотрим, что здесь может отличаться у трёх брусков. Жидкость одна — вода, значит $\rho_ж$ общая. Ускорение свободного падения $$g$$ тоже общее. Единственная величина, которая различается, — объём погружённой части $V_{погр}$ .

Важно не запутаться: плотность самого бруска в формулу не входит. Материал определяет лишь то, насколько глубоко брусок сядет в воду, а выталкивающая сила считается по погружённому объёму.

Сравниваем бруски

Размеры брусков одинаковые, поэтому «кто глубже сидит, у того больше погружённый объём»:

брусок 1 — под водой почти весь объём: наибольшее $V_{погр}$ ;
брусок 2 — под водой около половины;
брусок 3 — под водой меньше всего.

Кстати, для плавающего тела выталкивающая сила равна его весу: $$F_A=mg$$ . Значит брусок 1 — самый тяжёлый (самый плотный) из трёх, и это согласуется с тем, что он утоплен глубже.

Вывод

Наибольший погружённый объём — у бруска 1, значит именно на него действует наибольшая выталкивающая сила.

Ответ

Наибольшая выталкивающая сила действует на брусок 1. По закону Архимеда

F_A=\rho_ж g V_{погр}

: жидкость и

$g$

для всех брусков одни и те же, поэтому сила определяется объёмом погружённой части, а по рисунку глубже всех — почти на весь объём — погружён именно брусок 1 (брусок 2 погружён примерно наполовину, брусок 3 — лишь небольшой частью).

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)