Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 5 № 17650
i

Два оди­на­ко­вых брус­ка тол­щи­ной 5 см и мас­сой 1 кг каж­дый, свя­зан­ные друг с дру­гом, пла­ва­ют в воде так, что уро­вень воды при­хо­дит­ся на гра­ни­цу между ними (см. рис.). Из при­ве­ден­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все пра­виль­ные утвер­жде­ния.

 

1.  Если воду за­ме­нить на под­сол­неч­ное масло, то глу­би­на по­гру­же­ния брус­ков умень­шит­ся.

2.  Если на верх­ний бру­сок по­ста­вить гирю мас­сой 1,5 кг, то брус­ки не уто­нут.

3.  Если в стоп­ку до­ба­вить еще три таких же брус­ка, то глу­би­на ее по­гру­же­ния уве­ли­чит­ся на 15 см.

4.  Сила Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щая на брус­ки, равна 10 Н.

5.  Плот­ность ма­те­ри­а­ла, из ко­то­ро­го из­го­тов­ле­ны брус­ки, равна 500 кг/⁠м3.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­ме­тим, что для пла­ва­ю­щих тел сила Ар­хи­ме­да равна весу тела, в дан­ном слу­чае, весу двух брус­ков. Также за­ме­тим, что объем вы­тес­нен­ной воды равен объ­е­му од­но­го брус­ка. Пусть масса од­но­го брус­ка равна m, а его объем  — V. По­лу­ча­ем: 2mg = F_А = \rho g V, где ρ  — плот­ность воды. Из по­лу­чен­ной фор­му­лы объем брус­ка равен V = дробь: чис­ли­тель: 2m, зна­ме­на­тель: \rho конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 умно­жить на 1кг, зна­ме­на­тель: 1000кг/м в кубе конец дроби = 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка м в кубе , а плот­ность брус­ков равна  дробь: чис­ли­тель: m, зна­ме­на­тель: V конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1кг, зна­ме­на­тель: 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка м в кубе конец дроби = 500кг/м в кубе .

 

Про­ве­рим пра­виль­ность утвер­жде­ний.

1.  Плот­ность масла мень­ше плот­но­сти воды, сле­до­ва­тель­но, для со­хра­не­ния силы Ар­хи­ме­да объем по­гру­жен­ной части брус­ков, а зна­чит, и их глу­би­на по­гру­же­ния долж­ны уве­ли­чит­ся. Утвер­жде­ние 1 не­вер­но.

2.   Мак­си­маль­ная сила Ар­хи­ме­да, ко­то­рую ко­то­рая может дей­ство­вать на брус­ки равна:

\rho g умно­жить на 2V = 1000кг/м в кубе умно­жить на 10м/с в квад­ра­те умно­жить на 2 умно­жить на 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка м в кубе = 40Н.

Вес груза мас­сой 1,5 кг равен 15 Н. При этом вес самих брус­ков равен 20 Н. Сумма этих весов не пре­вы­ша­ет мак­си­маль­ную силу Ар­хи­ме­да, ко­то­рая может дей­ство­вать на брус­ки, сле­до­ва­тель­но, брус­ки не уто­нут. Утвер­жде­ние 2 верно.

3.  Ясно, что при до­бав­ле­нии в стоп­ку трех таких же брус­ков под водой ока­жут­ся два с по­ло­ви­ной брус­ка. Зна­чит, глу­би­на по­гру­же­ния стоп­ки уве­ли­чит­ся на 7,5 см. Утвер­жде­ние 3 не­вер­но.

4.  Сила Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щая на брус­ки, равна весу брус­ков, то есть равна 20 Н. Утвер­жде­ние 4 не­вер­но.

5.  Из рас­че­тов выше из­вест­но, что плот­ность брус­ков равна 500 кг/⁠м3. Утвер­жде­ние 5 верно.

 

Ответ: 25.

Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 2020. До­сроч­ная волна. Ва­ри­ант 2
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.3.5 Закон Ар­хи­ме­да. Усло­вия пла­ва­ния тел