Инфоурок Физика Другие методич. материалыКлассика в гидростатике

Классика в гидростатике

Скачать материал

Классика в гидростатике

         В статье пойдет речь о законе Архимеда и его применении в задачах на  плавание тел погруженных в  цилиндрический сосуд с вертикальными стенками. Формулировка закона известна с древних времен. На целиком   погруженное в жидкость или газ тела действует выталкивающая сила модуль которой равен весу жидкости или газа в объеме  погруженной части тела. За  такое большое время придумали огромное количество задач, и несколько приемов их решения. остановимся на классическом решении которое применяют большинство учеников использующих условие  плавания тел и то что объем жидкости изначально  налитой в сосуд не изменяется. Рассмотрим  как  реализуют этот прием в решении конкретных задач  предлагаемых в различные вузы.

Задача 1. В цилиндрический сосуд с водой опустили железную коробочку, из-за чего уровень воды в сосуде поднялся на 2 см. На сколько  опустится уровень воды, если коробочку утопить.

Сделаем рисунок, на котором укажем развитие ситуации. Был объем воды SH стал  SH1Vж где Vж объем жидкости вытесненнной  плавающим телом  найдем его из условия плавания  mg = r0gVж

Получим   Для первого и третьего рисунка  где  объем железной коробочки. Перепишем эти выражения 

                                             (1)

                                            (2)

 Разделив первое на второе получим   откуда   

и ∆h = ∆h1 -  ∆h2                                   

Задача 2. В одном из двух одинаковых заполненных водой  цилиндрических сообщающихся сосудах плавает шарик (рис). Масса шарика m, площадь сечения дна  каждого сосуда S. На сколько изменится уровень воды, если вынуть шарик?

В решении  изменим условие. Пусть шарик плавает

в цилиндрическом сосуде, изобразим как развивалось ситуация. Объем жидкости в сосуде не меняется  

SH1 = SH2Vж

Vж – объем жидкости вытесненный погруженной частью тела. Из условия плавания 

mg = r0gVж

  

Для нашей задачи очевидно

Задача 3. В прямой цилиндрический сосуд, площадь основания которого 100см2, налили 1л соленой воды плотностью 1,15 г/см3 и опустили льдинку из пресной воды массой 1кг. Определите, как изменится уровень воды  в сосуде, если половина льдинки растает. Считать, что при растворении соли в воде объем жидкости не изменится.

Найдем плотность воды после таяния льда r2 если до этого ее плотность была по условию 

r1 =1,15 г/см3

r2 =1,1 г/см3

Изобразим развитие действия

Объем воды не меняется   Из условия плавания mg = r1 gVж

Для второго случая 

 

 

Задача 4. В цилиндрическом сосуде площадью сечения 11см2 находится кубик льда массой 11г при температуре  -100С. Какое минимальное  количество теплоты нужно сообщить льду для того, чтобы уровень воды в сосуде не изменялся. При расчете принять, что при плавлении лед сохраняет форму куба.

Уровень вод в сосуде не будет меняться в процессе плавления льда когда он плавает так как в этом случае объем содержимого не меняется и давление на дно остается постоянным. Количество теплоты идет на нагревание и частичное плавление льда  Q =cmt + lm; ∆m масса растаявшего льда ∆m = m m1;

m1 масса плавающего льда. Изобразим процесс на рисунке. В  момент плавания льда m1g = r0gVж =r0gHa2              Объем воды равен . Заменим Н в последнем выражении  раскрыв скобки получим  с другой стороны m1=ra3  Заменим а  отсюда Окончательно

 

Упражнения

1.     В цилиндрическом стакане с водой плавает льдинка, притянутая нитью ко дну. Когда льдинка растаяла, уровень воды изменился на ∆h. Каково было натяжение нити? Площадь дна стакана S

(Ответ T =r0gS∆h)

2.     Дубовый цилиндр высотой 12см плавает в стакане с водой, как изменится уровень воды в стакане, если поверх воды налить слой керосина толщиной 2 см. Площадь поперечного сечения стакана в четыре раза больше площади цилиндра. Плотность керосина и дуба равна 0,8 г/см3

(Ответ ∆Н = 4мм)

3.     В двух цилиндрических сообщающихся сосудах имеющих одинаковые поперечные сечения 11,5см2, находится ртуть. В один из сосудов поверх ртути наливают один литр воды, в другой один литр масла. На какое расстояние переместится уровень ртути в сосудах? Каков будет ответ, если в воду опустить плавать тело массой 150г? rm = 800кг/м3

(Ответ: 0,64см, 1,2см)

4.      В сосуд с водой цилиндрической формы, отпустили кусок льда, в который был вморожен осколок стекла. В результате уровень воды в сосуде поднялся на 11мм, а лед стал плавать целиком погрузившись в воду. На сколько опустится уровень воды в сосуде за время таяния льда?  Плотность стекла 2г/см3

(Ответ ∆h =1мм)

5.     В цилиндрический сосуд радиусом 10см налили воду до уровня 15см. В сосуд бросили губку массой 60г которая впитала в себя часть воды, но продолжала плавать на поверхности. Найдите установившийся уровень воды в сосуде

(Ответ 15,3см)

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Классика в гидростатике"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Системный администратор

Получите профессию

Менеджер по туризму

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Краткое описание документа:

В статье пойдет речь о законе Архимеда и его применении в задачах на плавание тел погруженных в цилиндрический сосуд с вертикальными стенками. Формулировка закона известна с древних времен. На целиком погруженное в жидкость или газ тела действует выталкивающая сила модуль которой равен весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела. За такое большое время придумали огромное количество задач, и несколько приемов их решения. остановимся на классическом решении которое применяют большинство учеников использующих условие плавания тел и то что объем жидкости изначально налитой в сосуд не изменяется. Рассмотрим как реализуют этот прием в решении конкретных задач предлагаемых в различные вузы.

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 610 477 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 15.05.2015 2699
    • DOCX 80.5 кбайт
    • 11 скачиваний
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Билида Анатолий Николаевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Билида Анатолий Николаевич
    Билида Анатолий Николаевич
    • На сайте: 8 лет и 10 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 19306
    • Всего материалов: 4

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Технолог-калькулятор общественного питания

Технолог-калькулятор общественного питания

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Актуальные вопросы преподавания физики в школе в условиях реализации ФГОС

72 ч.

2200 руб. 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 214 человек из 64 регионов

Курс повышения квалификации

Организация проектно-исследовательской деятельности в ходе изучения курсов физики в условиях реализации ФГОС

72 ч. — 180 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 95 человек из 44 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Педагогическая деятельность по проектированию и реализации образовательного процесса в общеобразовательных организациях (предмет "Физика")

Учитель физики

300 ч. — 1200 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 35 человек из 21 региона

Мини-курс

Успешный педагог: навыки самозанятости, предпринимательства и финансовой грамотности

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 44 человека из 16 регионов

Мини-курс

Психологические механизмы и стратегии: сохранения психологического равновесия

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Налогообложение реализации и доходов физических лиц

2 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе