3. Проделайте опыт. Наблюдение погружения шариков в воде. Цель опыта: сравнить скорости погружения шариков из различных материалов в воде.

Короткий ответ. Шарики одинакового размера, значит, объём и архимедова сила у них одинаковые, а вес разный — он зависит от плотности материала. Поэтому быстрее всех опускается самый плотный шарик (фольга), медленнее — пластилин, а хлебный шарик не тонет вовсе: его плотность меньше плотности воды, и он всплывает.

Почему так

1. Объём у всех шариков один и тот же \(V\), поэтому выталкивающая сила тоже одна: \[ F_A=\rho_{\text{в}}gV \]
2. Вес разный: \[ mg=\rho_{\text{м}}gV \]
3. Когда шарик тонет, он быстро выходит на постоянную скорость, при которой силы уравновешены: \[ mg=F_A+F_{\text{сопр}} \] Сопротивление зависит от размера и скорости, а размер у всех одинаковый. Для маленького шарика работает формула Стокса, и получается: \[ v=\frac{2}{9}\cdot\frac{(\rho_{\text{м}}-\rho_{\text{в}})\,g r^{2}}{\eta} \] То есть скорость погружения определяется разностью плотностей: чем плотнее материал, тем быстрее шарик тонет.

• фольга (плотно смятая) ≈ 2,5–2,7 г/см³ — тонет быстрее всех;
• пластилин ≈ 1,4–1,8 г/см³ — тонет, но медленнее;
• хлеб ≈ 0,3–0,4 г/см³ — легче воды, поэтому всплывает.

Именно это и видно на рисунке: два тёмных шарика ушли к крышке, а светлый остался у противоположного конца бутылки.

Что записать в работу

Опыт: наблюдение погружения шариков в воде. Цель опыта: сравнить скорости погружения шариков из различных материалов в воде. Оборудование: пластиковая бутылка с наклеенной шкалой, вода, шарики одинакового размера из фольги, пластилина и хлеба, крышка, секундомер. Ход работы: налить воду, слепить шарики одного размера, опустить их в бутылку, закрыть крышкой, перевернуть бутылку вверх дном (тогда все шарики стартуют с одной отметки) и по шкале следить, кто быстрее проходит одинаковое расстояние. Результат: шарики проходят одно и то же расстояние за разное время: фольга — за меньшее, пластилин — за большее, хлеб не тонет. Вывод: при одинаковом объёме скорость погружения тем больше, чем больше плотность материала; тело, плотность которого меньше плотности воды, не тонет.

Проверка

Скорость считай как \(v=\frac{s}{t}\), где \(s\) — расстояние по шкале между двумя отметками, \(t\) — время по секундомеру. Тогда должно получиться \(v_{\text{фольга}}>v_{\text{пластилин}}\), а для хлеба \(v=0\). Если у тебя вышло наоборот, скорее всего шарики получились разного размера — размер здесь важнее всего.