Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 5 № 9080
i

К телу, име­ю­ще­му внут­рен­нюю гер­ме­тич­ную по­лость, на не­ве­со­мой не­рас­тя­жи­мой нити при­вя­зан сплош­ной шарик. Си­сте­ма «тело + шарик» пла­ва­ет в со­су­де с жид­ко­стью, не ка­са­ясь сте­нок и дна со­су­да. Плот­ность ма­те­ри­а­ла тела и ша­ри­ка 1,6 г/⁠см3, плот­ность жид­ко­сти 800 кг/⁠м3, объем по­ло­сти со­став­ля­ет 3/⁠4 объ­е­ма тела, объем ша­ри­ка равен 1/⁠4 объ­е­ма тела. Ис­хо­дя из усло­вия за­да­чи, вы­бе­ри­те все вер­ные утвер­жде­ния.

 

1.  Мо­дуль силы Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щей на тело, боль­ше мо­ду­ля силы Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щей на шарик.

2.  Мо­дуль силы на­тя­же­ния нити мень­ше мо­ду­ля силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на шарик.

3.  Мо­дуль силы на­тя­же­ния нити равен мо­ду­лю силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на тело.

4.  Мо­дуль силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на шарик, мень­ше мо­ду­ля силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на тело.

5.  Объем по­гру­жен­ной части тела равен 3/⁠4 объ­е­ма этого тела.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Плот­ность ша­ри­ка 1,6 г/⁠см3  =  1600 кг/⁠м3, она боль­ше плот­но­сти жид­ко­сти 800 кг/⁠м3, зна­чит, шар будет то­нуть в такой жид­ко­сти. По­сколь­ку тело на 3/⁠4 пу­стое, его сред­няя плот­ность равна  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби умно­жить на 1600кг/м в кубе = 400кг/м в кубе , и, зна­чит, тело будет пла­вать в жид­ко­сти. Если бы к телу не был при­вя­зан шарик, то оно бы пла­ва­ло, по­гру­зив­шись на  дробь: чис­ли­тель: 400, зна­ме­на­тель: 800 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби сво­е­го объ­е­ма. Из-⁠за ша­ри­ка по­гру­жен­ная часть будет боль­ше. Най­дем ее.

Объем ша­ри­ка со­став­ля­ет 1/⁠4 от объ­е­ма тела, зна­чит, сред­няя плот­ность си­сте­мы «тело + шарик» равна  дробь: чис­ли­тель: 1 умно­жить на 400 плюс 0,25 умно­жить на 1600, зна­ме­на­тель: 1 плюс 0,25 конец дроби = 640кг/м в кубе . По­гру­жен­ная часть си­сте­мы со­ста­вит  дробь: чис­ли­тель: 640, зна­ме­на­тель: 800 конец дроби , а над по­верх­но­стью будет  дробь: чис­ли­тель: 160, зна­ме­на­тель: 800 конец дроби от сум­мар­но­го объ­е­ма ( дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби объ­е­ма тела), то есть  дробь: чис­ли­тель: 160, зна­ме­на­тель: 800 конец дроби умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби объ­е­ма тела.

В итоге за­клю­ча­ем, что шарик пол­но­стью по­гру­жен в жид­кость, а тело пла­ва­ет, по­гру­жен­ное на 3/⁠4 сво­е­го объ­е­ма.

 

Те­перь про­ве­рим утвер­жде­ния. Обо­зна­чим объем тела за V.

1.  Сила Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щая на тело, равна F_Архт=\rho_ж g дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби V, а сила Ар­хи­ме­да, дей­ству­ю­щая на шар, F_Архш=\rho_ж g дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби V (пер­вое утвер­жде­ние верно).

2.  На шарик дей­ству­ют сила Ар­хи­ме­да, сила тя­же­сти и сила на­тя­же­ния нити. По­сколь­ку шар на­хо­дит­ся в покое, то по вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на F_Архш плюс T минус m_ш g=0, то есть T=m_ш g минус F_Архш мень­ше m_ш g (вто­рое утвер­жде­ние верно).

3.  На тело дей­ству­ют сила Ар­хи­ме­да, сила тя­же­сти и сила на­тя­же­ния нити. По­сколь­ку тело на­хо­дит­ся в покое, то по вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на F_Архт минус T минус m_т g=0, то есть T=F_Архт минус m_т g=\rho_ж g дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби V минус \rho_т g V = = левая круг­лая скоб­ка 800 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби минус 400 пра­вая круг­лая скоб­ка gV = 200gV мень­ше m_т g (тре­тье утвер­жде­ние не­вер­но).

4.  Сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на шар, m_ш g= \rho_ш g дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби V = 1600 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби gV=400gV. Сила тя­же­сти, дей­ству­ю­щая на тело, m_т g= \rho_т gV=400gV (чет­вер­тое утвер­жде­ние не­вер­но).

5.  Объем по­гру­жен­ной части тела равен 3/⁠4 его объ­е­ма (утвер­жде­ние 5 верно).

 

Ответ: 125.


Аналоги к заданию № 9080: 9111 Все

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.3.5 Закон Ар­хи­ме­да. Усло­вия пла­ва­ния тел