§ 47. Архимедова сила — Задание 33 — 1 — стр. 161

Чтобы измерить выталкивающую силу, действующую на банку с водой, когда она погружена в воду наполовину и целиком, можно выполнить следующие шаги:

1. Подготовка

Необходимые материалы:

- Банкa (например, стеклянная или пластиковая) с водой.

- Резиновая или другая гибкая манжета для создания герметичности (по желанию).

- Измерительная шкала (линейка или сантиметр).

- Водяной сосуд (например, ведро или таз) для погружения.

2. Измерение выталкивающей силы

Погружение наполовину:

1. Наполните банку водой.

2. Погрузите банку наполовину в сосуд с водой.

3. Используйте динамометр или весы для измерения силы, необходимой для удержания банки на месте.

- Запишите показания динамометра или весов.

4. Определите объем вытесненной воды.

- Например, если высота банки 20 см, то при погружении на 10 см вытесняется 10 см воды.

Погружение целиком:

5. Погрузите банку целиком в тот же сосуд с водой.

6. Снова измерьте силу, необходимую для удержания банки на месте.

- Запишите показания динамометра или весов.

7. Определите объем вытесненной воды.

- Например, если высота банки 20 см, при полном погружении вытесняется 20 см воды.

3. Вычисление выталкивающей силы

- Выталкивающая сила (по Архимеду) равна весу вытесненной жидкости:

\( F_{\text{выт}} = V_{\text{выт}} \cdot \rho_{\text{жидкость}} \cdot g\)

где:

- \( V_{\text{выт}} \) — объем вытесненной жидкости,

- \( \rho_{\text{жидкость}} \) — плотность жидкости (например, для воды примерно 1000 кг/м³),

- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

4. Пример вычислений

- Для половинного погружения:

- Допустим, объем вытесненной воды \( V_{\text{выт}} \) = 0,5 л = 0,0005 м³.

\( F_{\text{выт}} = 0,0005 \, \text{м}^3 \times 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 9,81 \, \text{м/с}^2 \approx 4,905 \, \text{Н}\)

- Для полного погружения:

- Допустим, объем вытесненной воды \( V_{\text{выт}} \) = 1 л = 0,001 м³.

\( F_{\text{выт}} = 0,001 \, \text{м}^3 \times 1000 \, \text{кг/м}^3 \times 9,81 \, \text{м/с}^2 \approx 9,81 \, \text{Н}\)

5. Вывод

Зависимость выталкивающей силы от глубины погружения:

- Выталкивающая сила увеличивается с увеличением объема вытесненной жидкости. При погружении наполовину выталкивающая сила меньше, чем при полном погружении, поскольку выталкивающая сила зависит от объема жидкости, вытесненной телом, и этот объем напрямую связан с глубиной погружения.

- Таким образом, выталкивающая сила будет максимальной, когда тело погружено целиком и минимальной, когда оно погружено наполовину.