Нарисуй схему поплавка в воде и обозначь: высоту воздушного столбика в трубке и глубину погружения стержня. Подумай, какие геометрические величины будут меняться при изменении температуры.

Запиши в общем виде зависимость изменения объёма газа от изменения температуры (в виде ) и отметь, как объём воздушного столбика связан с его высотой и площадью сечения.

1. Обозначь начальные значения высоты воздушного столбика , глубины погружения и площади сечений трубки и стержня .
2. Запиши соотношение между изменением объёма воздушного столбика и изменением погружённого объёма поплавка из условия неизменности вытеснённого объёма.
3. Подставь в это соотношение выражение для через , и (общая форма из H2) и укажи, что зависимость линейна.
4. Выразите из полученной системы через геометрические параметры прибора и изменение высоты воздушного столбика.

Коротко: при остывании в открытой трубке поплавок погружается.

Причина — уменьшение объёма воздуха и уменьшение выталкивающей силы; поплавок опускается, чтобы восстановить равновесие.

1. Запиши изменение объёма воздуха при остывании и соответствующее ΔF_A.
2. Сравни с изменением выталкивающей силы от стержня.
3. Определи знак Δh и сделай вывод.
4. Вырази знак изменения погружения Δh.

Коротко: построй график Δh(t) для открытой трубки и найди наклон.

Ожидаем линейную зависимость; используй прямую аппроксимацию.

1. Нанеси точки и проведи линейную аппроксимацию.
2. Определи наклон и его неопределённость.
3. Запиши K_1 и подготовь его для расчёта α_air.
4. Вырази K_1 как числовой наклон Δh/Δt.

Коротко: вычисли K_1 как наклон графика и укажи его погрешность.

Связь с α_air дана формулой K_1 = α_air H_0 (D/d)^2.

1. Определи экспериментальный K_1 и его погрешность.
2. Измерь H_0, D, d и проверь единицы.
3. При желании вырази α_air = K_1/[H_0 (D/d)^2], но сам K_1 — наклон графика.
4. Вырази K_1 из экспериментальной аппроксимации.

Коротко: при закрытой трубке фиксируй Δh при разных t, не нарушая герметичности.

Изменение положения определяется изменением плотности воды: Δh = -V_0/(ρ_0 s) Δρ.

1. Сними зависимость Δh(t) и построй график.
2. Найди наклон K_2 и его погрешность.
3. Измерь V_0 и s и подставь ρ_0.
4. Вырази K_2 как числовой наклон Δh/Δt.

Что изменяется в воде при её остывании: масса ли в данном объёме, или что-то другое? Подумай, как изменение этой величины отразится на равновесии поплавка.

Воспользуйся законом Архимеда: в равновесии вес поплавка компенсируется выталкивающей силой, зависящей от плотности жидкости и объёма вытесненной жидкости. Учти, что объём самого поплавка можно считать неизменным.

1. Запиши условие равновесия поплавка: вес = выталкивающая сила с плотностью (\rho) и объёмом вытесненной части (V).
2. Предположи малые изменения при охлаждении: (\rho\to\rho_0+\Delta\rho), объём вытесненной части (V\to V_0+\Delta V), причём (\Delta V=s\Delta h).
3. Подставь эти приращения в условие равновесия и разверни до первых порядков малости, пренебрегая тепловым расширением твёрдых частей.
4. Вырази (\Delta h) из полученной системы уравнений.

Коротко: построй график Δh(t) для закрытой трубки и найди K_2.

Линейная аппроксимация даст K_2, связанный с Δρ/Δt.

1. Построй точки и аппроксимируй прямой.
2. Найди K_2 и его погрешность.
3. Используй K_2 для вычисления \frac{\Delta \rho}{\Delta t} и α_water.
4. Вырази K_2 из данных аппроксимации.

Ещё раз: K_2 = Δh/Δt — найди этот наклон и используй для оценки изменения плотности воды.

Соотношение K_2 = -\frac{V_0}{\rho_0 s} \frac{\Delta \rho}{\Delta t} даёт связь между наклоном и скоростью изменения плотности; для малых изменений Δρ/ρ_0 ≈ -α_water Δt.

1. Вычисли K_2 как наклон графика Δh(t).
2. Измерь V_0 и s и подставь ρ_0.
3. Найди \frac{\Delta \rho}{\Delta t} = -\frac{\rho_0 s}{V_0} K_2 и свяжи с α_water.
4. Вырази K_2 из экспериментальных данных и используй для расчёта α_water.