Исследование зависимости архимедовой силы от плотности жидкости

Fₐ = ρж·g·Vпогр, Fₐ₁/Fₐ₂ = ρ₁/ρ₂

Цель работы

Проверить влияние плотности жидкости на выталкивающую силу.

Теоретические сведения

Плотность жидкости и её давление

На одной и той же глубине более плотная жидкость создаёт большее гидростатическое давление. Суммарное действие давления на погружённое тело описывает закон Архимеда:

F_{A} = ρ_{ж} \cdot g \cdot V_{погр}

$F_{A}$ — сила Архимеда (Н);
$ρ_{ж}$ — плотность жидкости (кг/м³);
$V_{погр}$ — погружённый объём (м³);
$g$ — ускорение свободного падения (м/с²).

Сравнение разных жидкостей

Если погружённый объём одинаков, выталкивающие силы относятся как плотности жидкостей:

\frac{F _{A 1}}{F _{A 2}} = \frac{ρ _{1}}{ρ _{2}}

Индексы 1 и 2 относятся к двум жидкостям. Для каждой из них силу определяют по разности показаний динамометра в воздухе и после погружения. График $F_{A} (ρ_{ж})$ при постоянном объёме должен быть линейным.

Условия сравнения

В опыте сохраняют одно и то же тело и объём его погружённой части. Уровень поверхности в разных жидкостях может различаться, поэтому одинаковое положение подвеса ещё не гарантирует одинакового объёма погружения. Тело должно покоиться, не касаться дна и стенок; подвес остаётся натянутым.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите массу 1 кг и объём 500 см³. Измерьте вес тела в воздухе.
Полностью погрузите тело последовательно в масло, воду и соляной раствор. Объём, массу и положение тела сохраняйте.
Рассчитайте выталкивающие силы и сопоставьте их с приведёнными плотностями жидкостей. Предложите численную проверку зависимости.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Тело в воздухе

Дерево / железоВода · 1000 кг/м³

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	m, кг	№ж	h₀, мм	h, мм	P, Н	V₀, см³	V₁, см³	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

Полностью погрузите тело массой 1 кг и объёмом 500 см³ в соляной раствор. По разности показаний динамометра в воздухе и растворе найдите выталкивающую силу. Ответ в ньютонах до сотых.

Вопрос для размышления

Как сравнение одного и того же тела в воде и растворе помогает отделить влияние жидкости от влияния тела?