Лабораторная работа №9 «Выяснение условий плавания тела в жидкости» Цель работы: на опыте выяснить условия, при которых тело плавает и при которых тело тонет Приборы и материалы: пузырёк или маленькая баночка, которые могут закрываться, нитки, емкость, в которую можно налить воды и чтобы в ней мог плавать поплавок (пузырёк или баночка), фломастер или то, что будет писать на емкости с водой, сахарный песок , соль или любые крупы, линейка. Ход работы. 1. Отметьте фломастером на емкости уровень налитой воды. 2. Насыпьте в поплавок 0, 5 чайной ложки песка (или то, что вы приготовили) так, чтобы он, закрытый и помещенный в воду, плавал в воде, немного в нее погрузившись. Отметьте новый уровень воды. 3. Измерьте расстояние между черточками в см. Это будет объем вытесненной воды в условных единицах. Запишите результат в таблицу без единиц измерения. 4. Вычислите выталкивающую силу, действующую на пробирку по формуле F=ρвgVв. Результат запишите в таблицу без единиц измерения. Все вычисления делаем после таблицы! 5. Проделайте еще два опыта, насыпая в поплавок сначала 1 чайную ложку песка, потом 1, 5 чайной ложки песка, аналогично пунктам 2-4. Результаты запишите в таблицу. 6. Зафиксируйте поведение поплавка в каждом случае. Результаты внесите в таблицу. 7. Сделайте вывод об условиях плавания тела. Таблица. № опыта V воды Изменение веса поплавка Выталкивающая сила, F=ρвgVв Поведение поплавка (плавает или тонет) 1 0, 5 чайной ложки 2 1 чайная ложка 3 1, 5 чайной ложки Ребята! Полностью оформлять работу не надо. Заполните таблицу, после нее вычисления выталкивающей силы и вывод.

Дано:

Штатная скорость км/ч м/с м/с м/с.
Интервал движения
Время посадки высадки
Время торможения до остановки
Тормозной путь м .
Длина состава м .

Найти: дистанцию между составами в [м] и [мм].

Р е ш е н и е :

Все положения, упоминаемые в доказательстве решения, отмечены на приложенном к решению рисунке.

Искомая дистанция между поездами – это свободное пространство вдоль железнодорожного полотна. Таким образом – дистанция в данном случае – это расстояние от ведущего вагона (начала) заднего Скоростного состава (положение С) до Конца припаркованного состава (положение К) в тот момент, когда припаркованный собирается отправляться.

Нам неизвестно, является ли торможение составов перед остановкой равнозамедленным или нет, и нам это знать и не нужно (!), поскольку нам дано и время, и скорость, и тормозной путь. Всё, что нам нужно – это корректно учесть все слагаемые времени и пути при торможении.

Общий интервал движения составляет и это означает, что каждые секунд, в положении Н оказывается Начало очередного состава. Уже припаркованный состав простоял на станции а это означает, что следующему за ним составу осталось проехать из положения С (начало скоростного состава) до точки Н (начало припаркованного состава) в течение секунд.

Искомая дистанция между составами, как мы уже говорили выше, измеряется не от положения С до положения Н, а от положения С до положения К (конец припаркованного состава). Однако нам будет удобно найти весь остаточный путь СН (между положениями С и Н), а затем вычесть из него длину КН (между положениями К и Н), равную длине состава м.

Из секунд, оставшихся идущему следом составу, первые секунд он будет идти с постоянной скоростью м/с из положения С в положение О, а последующие секунд он будет останавливаться из положения О до положения Н.

Длину отрезка ОН мы и так знаем, это тормозной путь м . Теперь найдём СО, т.е. длину Мы знаем, что по отрезку СО состав двигается равномерно со скоростью в течение времени секунд, значит отрезок СО, т.е. м м .

Отсюда ясно, что вся длина СН = СО + ОН , т.е.
СН м м.

Как было показано выше искомая дистанция – это длина СК, равная разности СН и КН, т.е. СН и .

Итак: СК CH

м м.

О т в е т : дистанция между составами: м мм .

Для начала, оценим ситуацию практически.

Студент от начала состава вглубь него несколько десятков метров. Значит, в тот момент времени, когда он увидел в окне окончание проезжаемого моста, т.е. через секунд от начала отсчёта времени – нос электрички уже был высунут за пределы моста на эти самые несколько десятков метров. Т.е. понятно, что нос электрички достиг окончания моста МЕНЕЕ ЧЕМ ЗА секунд!

В то же время, понятно, что в самом начале отсчёта времени – студент находился вприжимку к носу электрички (внутри неё), а значит, она начала въезжать на мост как раз в начале отсчёта времени.

Теперь, рассчитаем задачу строго, по законам физики:

Согласно принципу относительности Галилея: «для того, чтобы найти вектор скорости тела относительно земли, нужно к вектору его скорости относительно транспорта прибавить вектор скорости транспорта».

В частности, в случае движения вдоль одной линии, принцип Галилея упрощается: «для того, чтобы найти проекцию скорости тела относительно земли, нужно к проекции его скорости относительно транспорта прибавить проекцию скорости транспорта».

Электричка движется вперёд со скоростью км/ч км/мин км/мин.

Студент относительно электрички движется НАЗАД (!) со скоростью км/ч км/мин.

Скорость студента относительно земли равна алгебраической сумме проекций км/мин.

Как следует из условия, в начале отсчёта времени студент находился точно на уровне начала моста, а в конце отсчёта времени – точно на уровне конца моста. Отсюда следует, что ровно за секунд минут, студент относительно земли переместился точно на длину моста. Найдём длину моста км/мин мин км м м .

Для ответа на поставленный в задаче вопрос нужно понять, в чём заключается этот вопрос. Взглянем на чертёж, приложенный к задаче. Из него легко понять, что от того момента времени, когда первый (!) вагон электрички начал въезжать на мост до того момента, как последний (!) вагон выехал с моста – всё это время электричка находилась на мосту. А значит за время, пока электричка находилась на мосту, она проехала ДВОЙНУЮ длину моста м .

Чтобы найти время в течение которого ВСЯ электричка проезжала по мосту, разделим путь, который она проделала за это время на её скорость:



сек сек сек сек .

О т в е т : полное время нахождения электрички на мосту, т.е., когда хотя бы какая-то её часть находилась на мосту, это и будет время, в течение которого электричка проехала мост. Это время сек .