ЛР №10. Изучение выталкивающей силы

Что проверяем

Предскажи выталкивающую силу для двух материалов одного объёма. Третье тело позволит проверить влияние объёма. Вторая жидкость — влияние плотности среды. Меняй одну величину за раз.

Подготовка

Работаем втроём: опускающий тело, читающий шкалу, записывающий. Меняем роли между телами. Сосуды стоят на поддоне. Тело целиком погружено, неподвижно, без касания и пузырьков. После воды обсуши тело перед взвешиванием в воздухе.

Объём тела

Прочитай нижний край мениска воды на уровне глаз. После погружения прочитай новый уровень. V=V₁−V₀. Для каждого тела выполни три пары отсчётов, каждый раз заново читая исходный уровень: унесённые капли его меняют. Найди среднее трёх разностей.

Погрешность разности

При цене деленияc оцениваем каждый отсчёт как±c по принятому методу учебника. Для разности консервативно складываем границы:2c. При разностях 20,20,20 см³ иc1 см³ получаем(20±2)см³. Если разности различаются, для этой работы используем осторожную оценку:2c плюс наибольшее отклонение от среднего; это не статистический доверительный интервал.

По динамометру

Для каждого тела измерь P₀ в воздухе и P₁ в воде. Пренебрегая выталкиванием воздуха, при покое FА=P₀−P₁. Затем рассчитай FА=ρводыgVср, переводя см³ в м³. Например,1,6−1,4=0,2 Н; для 20 см³ в воде закон тоже даёт 0,2 Н.

Материал и объём

Сравни тела 1 и 2 одинакового объёма: в одной жидкости силы должны совпадать в пределах точности измерений. Для тела большего погружённого объёма сила больше. Не подставляй плотность металла вместо плотности воды.

Другая жидкость

Для тела 3 повтори измерение в солевом растворе. Если изменение слишком мало по сравнению с ценой деления и ошибками чтения, запиши: «Данный прибор не позволяет уверенно различить силы». Не объявляй отсутствие различимого эффекта опровержением формулы. При большей плотности и прежнем погружённом объёме FА больше. Учебный пример:40 см³, P₀3,2 Н; водаP₁2,8 Н, растворP₁2,7 Н. Силы 0,4 и 0,5 Н. Для расчётной проверки задана учебная плотность 1250 кг/м³; не приписывай её неизвестному раствору в классе.

Оформление и честный вывод

Нужны исходные отсчёты, единицы, обе силы для каждого тела, сравнение, погрешность объёма и возможная ошибка. Если два способа различаются, не исправляй данные ради совпадения. Без оборудования задания А–В выполняются как анализ учебных данных, а не как собственное измерение.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. g=10 Н/кг, ρводы=1000 кг/м³. Тела неподвижны, полностью погружены и не касаются сосуда. Воздушной выталкивающей силой пренебрегаем. А–В содержат учебные данные.

А. Учебные тела 1 и 2 имеют одинаковый объём 20 см³. Показания в воздухе/воде:1)1,6/1,4 Н;2)0,6/0,4 Н. Найди FА двумя способами и сравни результаты для разных материалов.

Б. Тело 3:V=40 см³,P₀=3,2 Н,P₁вода=2,8 Н. В учебном раствореρ=1250 кг/м³ показание 2,7 Н. Найди силы в обеих жидкостях по двум способам.

В. Три пары объёмов до/после погружения:50/70,51/71,49/69 см³. Цена деления 1 см³; каждый отсчёт оцениваем как±1 см³. Найди средний объём тела и консервативную погрешность разности.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Учебное тело: P₀=2,5 Н,P₁=2,2 Н в воде. Найди FА и объём.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

Учебное тело объёмом 60 см³ в воздухе растягивает динамометр силой 5 Н. Найди показание при полном погружении в воду и объясни, почему масса не изменилась.

Главное

FА можно найти какP₀−P₁ илиρжgVпогр. Для равных объёмов в одной жидкости силы одинаковы, даже если материалы различны. В более плотной жидкости сила больше при том же погружённом объёме.