Задача 4D45B5 из банка ФИПИ · задание 12 ОГЭ по физике
Груз, подвешенный к динамометру и опущенный в стакан с водой до полного погружения, с постоянной скоростью вытаскивают из воды (см. рисунок). Как в процессе выхода груза из воды изменяются сила упругости со стороны пружины и сила Архимеда, действующие на груз?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| 1) | увеличивается |
| 2) | уменьшается |
| 3) | не изменяется |
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Сила упругости | Сила Архимеда |
|
|
|
Показать ответ и разбор
Ответ: 12
Разбор
💡 Груз тянут вверх с постоянной скоростью. Это значит, что скорость не меняется, ускорения нет — все силы уравновешены. На груз действуют: вниз сила тяжести mg, вверх сила Архимеда F_A (выталкивающая сила воды) и вверх сила упругости пружины F_упр — это то, что показывает динамометр.
Пока груз выходит из воды, под водой остаётся всё меньше его объёма. Сила Архимеда зависит от объёма погружённой части: F_A = ρ_воды · g · V_погр. Значит, V_погр уменьшается → F_A уменьшается.
Теперь сила упругости. Движение равномерное, поэтому:
F_упр + F_A = mg,
отсюда
F_упр = mg − F_A.
Сила тяжести mg не меняется, а F_A уменьшается. Вычитаем всё меньшее число — результат растёт. Значит, F_упр увеличивается. Это как если вода перестаёт «поддерживать» груз, пружине приходится брать больше веса на себя.
⚠️ Частая ошибка: подумать, что при постоянной скорости все силы не меняются. Постоянная скорость говорит только о равновесии сил, но сами силы могут меняться: Архимед уменьшается, а пружина тянет сильнее.
Таблица:
Сила упругости — 1
Сила Архимеда — 2
Осталось только записать цифры по порядку — и всё сойдётся. 🙂
✅ Ответ: 12