Качественная задача №28

Имеется два сосуда с водой. В первом сосуде плавает кусок льда, внутри которого находится кусочек свинца, а во втором — кусок льда, внутри которого находятся пузырьки воздуха. Как изменится уровень воды в каждом из сосудов, когда лёд растает? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности были использованы.

1 способ

Т.к. кусок льда со свинцом внутри имеет большую массу, чем обычный кусок льда. То он будет погружен глубже и, следовательно, уровень воды будет выше, чем в случае со льдом. Тогда после того, как лед растает уровень воды понизится, т.к. свинец не изменяет уровень воды, потому что его погруженный объём в 1 и 2 случае не изменится, а из написанного выше уровень воды с куском льда, внутри которого свинец, выше, чем просто в случае с куском льда.

В случае с пузырьками воздуха его масса меньше, чем куска льда и ,следовательно, этот кусок будет погружен меньше, чем обычный кусок льда. Но понятно, что массой пузырьков воздуха можно пренебречь, значит этот случай эквивалентен обычному погружению куска льда. Следовательно, уровень воды не изменится.

2 способ

Рассмотрим случай с обычным льдом:

m лg = Fарх

где m л  — масса льда, Fарх  — сила Архимеда.

m лg = ρвgV п.ч

где ρв  — плотность воды, V п.ч  — объём погруженной части m л  =ρв⋅Vльда,  где Vльда  — объём льда.

Получается после того, как лёд растаял он будет занимать объём погруженной части. Следовательно, уровень жидкости не изменится.

В случае с пузырьками воздуха ничего не измениться,т.к. массой пузырьков воздуха можно пренебречь по сравнению с массой льда.

Рассмотрим случай со свинцом

m свg +m лg = Fарх

где m св  — масса свинца

m свg+ m лg = ρвgV п.ч

mсв = ρсв⋅Vсв  , где ρсв  — плотность свинца.

ρ ρсв⋅Vсв+Vльда = Vп.ч  в

В случае со свинцовым шариком,когда лёд растает шарик утонет, следовательно его объем будет равен объему вытесненной воды,а когда он находится во льде и плавает на воде он вытесняет больший объем,чтобы держаться на плаву, следовательно при таяние льда и погружении шарика под воду уровень воды уменьшится

Оцените статью
Я решу все!