Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина ІІ ПРИЙОМИ РОЗВЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ

МЕХАНІКА

4. ЕЛЕМЕНТИ МЕХАНІКИ РІДИН ТА ГАЗІВ

4.2. Задачі на застосування закону Архімеда (див. п. 4.3.1, с. 52, 53)

4.2.1 .* Тіло об'ємом 20 см3 спочатку підвисили на пружині у повітрі, а потім повністю занурили у рідину. Після занурення тіла у рідину видовження пружини зменшилося на 2 см. Визначте густину рідини, якщо жорсткість пружини становить 10 Н/м. Дією сили Архімеда у повітрі знехтуйте. Вважайте g = 10 м/с2.

Розв'язання

Виконаємо пояснювальний рисунок.

Оскільки за умовою задачі тіло спочатку перебуває у повітрі (рис. 1), а потім у рідині (рис. 2), то рисунків буде два.

У повітрі тіло перебуває у стані спокою під дією сили тяжіння тяж і сили пружності пруж, тому

(1)

Рис. 1

Пам'ятайте, що:

• на тіло, занурене у рідину або газ, діє виштовхувальна сила:

Fарх = ррід gVзап.част

• Зазвичай у задачах на застосування закону Архімеда розглядається стан спокою тіла під дією декількох сил.

У рідині тіло перебуває у стані спокою під дією сили тяжіння тяж , сили пружності пруж і сили Архімеда арх, тому:

kx2 + ррідgV = mg. (2)

Рис. 2

З рівнянь (1) і (2) маємо:

kx1 = kx2 + pрідgV k(x1 - x2) = pрiдgV.

Підставляючи наведені в умові задачі дані, отримаємо:

ррід = = = 1000 ().

Перевіримо одиницю шуканої величини:

[p] = = = = .

Відповідь: 1000 кг/м2.

Під час розв'язування подібних задач слід користуватись таким алгоритмом.

1. Виконати пояснювальний рисунок, на якому зобразити сили, що діють на тіло.

2. Записати умову рівноваги тіла, враховуючи, що у стані спокою сили, які діють на тіло, скомпенсовані.

З. Записати формули для визначення сил.

Зверніть увагу: якщо у задачі розглядаються декілька станів тіла, то п. 1-3 виконуються окремо для кожного стану.

4. Одержавши систему рівнянь, розв'язати її у загальному вигляді відносно невідомої величини.

5. Скориставшись наведеними у задачі даними, визначити значення шуканої величини.

4.2.2. Тіла однакової маси та об'єму міцно прилягають до дна глибокої посудини, яку заповнено рідиною. Яке з тіл тисне на дно посудини з найбільшою силою? Вважайте, що висота стовпчика рідини набагато більша від висоти тіла.

А

Б

В

Г

Тіло А

Тіло Б

Тіло В

Тіло Г

Розв'язання

Виконаємо пояснювальний рисунок, на якому зобразимо сили, що діють на кожне з тіл.

На тіла Б і В діє сила Архімеда, яка напрямлена вертикально угору. Сили, які діють на кожне з тіл, скомпенсовані, тому N + Fаpx = mg N = mg - Fаpx = mg - pgV.

Оскільки Fтиску = N у а маси та об'єми тіл однакові, то для тіл Б і В маємо: FтискуБ = FтискуВ = mg - pgV.

На тіла А і Г сила Архімеда не діє, тому вони тиснуть на дно посудини сильніше, ніж тіла Б і В. З'ясуємо, яке з тіл А і Г найбільше тисне на дно посудини.

На обидва тіла діють сила тяжіння m, сила нормальної реакції опори , сила гідростатичного тиску рідини гідр та сила атмосферного тиску атм, які напрямлені вертикально униз.

Сила тиску тіл на дно посудини дорівнює:

Fтиску = N = mg + Fгідp + Fатм.

Оскільки Fгідp + Fатм = pгідp S + pa ∙ S = (pgh + pa) ∙ S, a SA > SГ, то FтискуА > FтискуГ

Отже, тіло А тисне на дно посудини з найбільшою силою.

Відповідь: А.

Рекомендації до розв'язання.

Під час розв'язування подібних задач слід ураховувати таке.

Відповідно до третього закону

Ньютона сила тиску тиску тіла на дно посудини за модулем дорівнює силі нормальної реакції опори .

Причина виникнення сили Архімеда полягає у тому, що тиск рідини на поверхню верхньої частини тіла менший, ніж на поверхню нижньої частини.

Якщо тіло щільно прилягає до дна посудини всією нижньою частиною, то сила Архімеда на нього не діє. Навпаки, на цe тіло додатково тисне стовпчик рідини.

Задачі для самостійного розв'язання

4.2.3. Якщо кульку, підвішену на нитці, повністю занурити у воду, то сила натягу нитки дорівнюватиме 3 Н, а якщо кульку занурити у гас, то сила натягу нитки дорівнюватиме 3,2 Н. Яка густина матеріалу, з якого виготовлена кулька? Густина води дорівнює 1000 кг/м3, густина гасу — 800 кг/м3.

A

Б

В

Г

800 кг/м3

1000 кг/м3

4000 кг/м3

5600 кг/м3

4.2.4. Тіло підвисили на пружині у повітрі, а потім повністю занурили у рідину. Після занурення тіла у рідину видовження пружини зменшилося удвічі. Визначте густину рідини (у кілограмах на метр кубічний), якщо середня густина тіла становить 2500 кг/м3. Дією сили Архімеда у повітрі знехтуйте.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.