Экспериментальное задание, страница 141 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова

Положите на дно кружки сырое куриное яйцо. Налейте в кружку воды.
Постепенно добавляйте в воду соль, размешивая раствор. Наблюдайте за положением яйца. Объясните результаты наблюдений.

Положите на дно кружки сырое куриное яйцо. Налейте в кружку воды. Постепенно добавляйте в воду соль, размешивая раствор. Наблюдайте за положением яйца. Объясните результаты наблюдений.

Результаты наблюдений:

• В чистой пресной воде сырое яйцо опускается на дно кружки (тонет).
• По мере добавления и постепенного растворения соли яйцо сначала отрывается ото дна и зависает в толще жидкости.
• При достаточно большой концентрации соли яйцо всплывает на поверхность и свободно плавает, частично выступая из воды.

Физическое объяснение:

На погруженное в жидкость яйцо действуют две силы: направленная вертикально вниз сила тяжести $F_{\text{т}} = mg$ и направленная вертикально вверх выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_{\text{А}} = \rho_{\text{ж}} g V$, где $\rho_{\text{ж}}$ — плотность жидкости, а $V$ — объём яйца.

Поведение яйца определяется условиями плавания тел и соотношением средней плотности яйца $\rho_{\text{я}}$ и плотности жидкости $\rho_{\text{ж}}$:

1.Пресная вода: Плотность пресной воды составляет $\rho_{\text{в}} \approx 1000\text{ кг/м}^3$, тогда как средняя плотность сырого куриного яйца выше — порядка $\rho_{\text{я}} \approx 1060\text{--}1090\text{ кг/м}^3$. Так как плотность тела больше плотности жидкости ($\rho_{\text{я}} > \rho_{\text{в}}$), сила тяжести превышает выталкивающую силу ($F_{\text{т}} > F_{\text{А}}$), и яйцо опускается на дно.

2.Растворение соли: Растворение соли увеличивает массу раствора при практически неизменном объёме, из-за чего плотность жидкости $\rho_{\text{ж}}$ растёт. С увеличением плотности раствора согласно формуле $F_{\text{А}} = \rho_{\text{ж}} g V$ увеличивается и действующая на яйцо сила Архимеда.

3.Равновесие в толще воды: Когда плотность солевого раствора сравнивается со средней плотностью яйца ($\rho_{\text{ж}} = \rho_{\text{я}}$), сила тяжести уравновешивается силой Архимеда ($F_{\text{т}} = F_{\text{А}}$). Яйцо находится в состоянии безразличного равновесия на любой глубине внутри жидкости.

4.Всплытие на поверхность: При дальнейшем увеличении солёности плотность раствора превышает плотность яйца ($\rho_{\text{ж}} > \rho_{\text{я}}$). Сила Архимеда становится больше силы тяжести ($F_{\text{А}} > F_{\text{т}}$), и яйцо выталкивается на поверхность. Оно будет плавать так, чтобы сила Архимеда, действующая на погруженную часть объёма $V_{\text{погр}}$, была в точности равна силе тяжести: $$F_{\text{А}} = \rho_{\text{ж}} g V_{\text{погр}} = mg$$

Вывод: Опыт демонстрирует справедливость закона Архимеда. Сила, выталкивающая тело из жидкости, прямо пропорциональна плотности этой жидкости. Увеличивая плотность воды растворением соли, мы увеличиваем выталкивающую силу, заставляя тонувшее тело всплыть.