Номер 9, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

9. Используя интерактивную модель «Условия плавания тел», определите, в каких жидкостях плавает шарик из пробки, пластилина, свинца и золота. Объясните результаты опытов.

Для определения, в каких жидкостях будет плавать тело, необходимо сравнить плотность тела с плотностью жидкости. Поведение тела в жидкости определяется соотношением между силой тяжести $ F_{тяж} $, действующей на тело, и выталкивающей силой (силой Архимеда) $ F_{А} $. Условие плавания тела можно сформулировать через плотности:

• Если плотность тела меньше плотности жидкости ($ \rho_{тела} < \rho_{жидкости} $), тело будет плавать на поверхности, частично погрузившись в жидкость.
• Если плотность тела равна плотности жидкости ($ \rho_{тела} = \rho_{жидкости} $), тело будет плавать внутри жидкости на любой глубине.
• Если плотность тела больше плотности жидкости ($ \rho_{тела} > \rho_{жидкости} $), тело утонет.

Поскольку у нас нет доступа к интерактивной модели, мы воспользуемся табличными значениями плотностей веществ и некоторых распространенных жидкостей для анализа.

Плотности материалов шариков (в системе СИ):

• Плотность пробки: $ \rho_{пробки} \approx 240 $ кг/м³
• Плотность пластилина: $ \rho_{пластилина} \approx 1600 $ кг/м³ (может варьироваться)
• Плотность свинца: $ \rho_{свинца} = 11340 $ кг/м³
• Плотность золота: $ \rho_{золота} = 19300 $ кг/м³

Плотности некоторых жидкостей (в системе СИ):

• Плотность керосина: $ \rho_{керосина} = 800 $ кг/м³
• Плотность воды: $ \rho_{воды} = 1000 $ кг/м³
• Плотность глицерина: $ \rho_{глицерина} = 1260 $ кг/м³
• Плотность ртути: $ \rho_{ртути} = 13600 $ кг/м³

Определить, в каких из перечисленных жидкостей плавают шарики из пробки, пластилина, свинца и золота, и объяснить результаты.

Будем сравнивать плотность каждого шарика с плотностями жидкостей.

Шарик из пробки

Плотность пробки $ \rho_{пробки} \approx 240 $ кг/м³. Сравним ее с плотностями жидкостей:
$ 240 < 800 $ (керосин), $ 240 < 1000 $ (вода), $ 240 < 1260 $ (глицерин), $ 240 < 13600 $ (ртуть).
Поскольку плотность пробки меньше плотности всех рассмотренных жидкостей ($ \rho_{пробки} < \rho_{жидкости} $), пробковый шарик будет плавать на поверхности каждой из этих жидкостей.

Ответ: Шарик из пробки плавает в керосине, воде, глицерине и ртути.

Шарик из пластилина

Плотность пластилина $ \rho_{пластилина} \approx 1600 $ кг/м³. Сравним ее с плотностями жидкостей:
$ 1600 > 800 $ (керосин) → тонет.
$ 1600 > 1000 $ (вода) → тонет.
$ 1600 > 1260 $ (глицерин) → тонет.
$ 1600 < 13600 $ (ртуть) → плавает.
Шарик из пластилина утонет в керосине, воде и глицерине, так как его плотность больше плотности этих жидкостей. Однако, его плотность меньше плотности ртути, поэтому в ртути он будет плавать.

Ответ: Шарик из пластилина плавает в ртути (и тонет в керосине, воде, глицерине).

Шарик из свинца

Плотность свинца $ \rho_{свинца} = 11340 $ кг/м³. Сравним ее с плотностями жидкостей:
$ 11340 > 800 $ (керосин) → тонет.
$ 11340 > 1000 $ (вода) → тонет.
$ 11340 > 1260 $ (глицерин) → тонет.
$ 11340 < 13600 $ (ртуть) → плавает.
Плотность свинца значительно больше плотности керосина, воды и глицерина, поэтому в них свинцовый шарик утонет. В ртути шарик будет плавать, так как плотность свинца меньше плотности ртути.

Ответ: Шарик из свинца плавает в ртути (и тонет в керосине, воде, глицерине).

Шарик из золота

Плотность золота $ \rho_{золота} = 19300 $ кг/м³. Сравним ее с плотностями жидкостей:
$ 19300 > 800 $ (керосин) → тонет.
$ 19300 > 1000 $ (вода) → тонет.
$ 19300 > 1260 $ (глицерин) → тонет.
$ 19300 > 13600 $ (ртуть) → тонет.
Плотность золота является одной из самых высоких среди металлов и превосходит плотность всех рассмотренных жидкостей, включая ртуть. Поэтому шарик из золота утонет во всех этих жидкостях.

Ответ: Шарик из золота тонет во всех перечисленных жидкостях (керосине, воде, глицерине, ртути).