Лодка плавает в небольшом бассейне. Как изменится уровень воды в бассейне, если из лодки осторожно опустить в бассейн большой камень? Ответ поясните.
Решение. Ответ: уровень воды понизится.
При перекладывании камня из лодки в воду общий уровень давления на дно бассейна не изменится. Однако вначале на дно давила только вода, а в конце на дно давят камень и вода. Следовательно, давление воды на дно уменьшается (на величину давления камня на дно), а значит, уровень воды понижается.
Приведем другое объяснение.
Вначале, как вытекает из условия равновесия и формулы для силы Архимеда, 
объем вытесненной воды равен 
где mл — масса лодки, а mк — масса камня. После перекладывания камня на дно 
— лодка по-прежнему вытесняет объем 
а опустившийся на дно камень вытесняет собственный объем 
поскольку 
Изменение объема 
то есть вытесненный объем уменьшился, а значит, уровень воды понизился.
Примечание.
Если груз, который опускают из лодки в воду, не тонет, то уровень не изменится, так как объем вытесненной лодкой воды уменьшится, а объем вытесненной грузом воды это компенсирует. Если же груз тонет, то уровень воды понизится.
Понижение связано с тем, что лежащий на дне груз вытесняет объем воды, равный объему этого груза. А лежащий в лодке груз вытесняет объем воды, весящий столько же, сколько весит этот груз.
Рассмотрим заодно задачу о тонущей лодке.
В бассейне плавает лодка. Что произойдет с уровнем воды в бассейне, если в днище лодки проделать отверстие и лодка начнет погружаться?
Пока лодка находится на плаву, уровень воды меняться не будет: объем погруженной части лодки будет постепенно увеличиваться на столько же, на сколько увеличивается проникающий в лодку объем воды. Затем, набрав определенное количество воды, лодка не сможет оставаться на плаву и начнет погружаться на дно. В этот момент уровень воды в бассейне понизится.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Представлен правильный ответ, и приведено достаточное обоснование, не содержащее ошибок. | 2 |
| Представлен правильный ответ на поставленный вопрос, но его обоснование не является достаточным, хотя содержит оба элемента правильного ответа или указание на физические явления (законы), причастные к обсуждаемому вопросу. ИЛИ Представлены корректные рассуждения, приводящие к правильному ответу, но ответ явно не сформулирован. | 1 |
| Представлены общие рассуждения, не относящиеся к ответу на поставленный вопрос. ИЛИ Ответ на вопрос неверен независимо от того, что рассуждения правильны или неверны, или отсутствуют. | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
При перекладывании камня из лодки в воду общий уровень давления на дно бассейна не изменится. Однако вначале на дно давила только вода, а в конце на дно давят камень и вода. Следовательно, давление воды на дно уменьшается (на величину давления камня на дно), а значит, уровень воды понижается.
При перекладывании камня из лодки в воду общий уровень давления на дно бассейна не изменится. Однако вначале на дно давила только вода, а в конце на дно давят камень и вода. Следовательно, давление воды на дно уменьшается (на величину давления камня на дно), а значит, уровень воды понижается.