Решение
Республиканская олимпиада 2026 10 класс № Э11.1
Таблица 1. Результаты измерений и расчетов.
| Длины пластилина (мм) |
7 | 10 | 14 | 18 | 23 | 25 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Отметка шкалы (деления) |
|||||||
| 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |
| 1 | 0,51 | 0,50 | 0,55 | 0,70 | 1,56 | 3,10 | |
| 2 | 0,95 | 0,96 | 1,08 | 1,48 | 3,31 | 6,50 | |
| 3 | 1,33 | 1,39 | 1,59 | 2,36 | 4,99 | 10,03 | |
| 4 | 1,70 | 1,79 | 2,06 | 3,04 | 6,48 | 13,19 | |
| 5 | 2,05 | 2,18 | 2,54 | 3,88 | 8,08 | 16,50 | |
| 6 | 2,46 | 2,76 | 3,04 | 4,57 | 9,68 | 19,52 | |
| 7 | 2,91 | 3,16 | 3,49 | 5,26 | 11,32 | 23,06 | |
| 8 | 3,30 | 3,51 | 3,96 | 6,02 | 12,86 | 26,17 | |
| 9 | 3,81 | 3,94 | 4,44 | 6,67 | 14,31 | 28,99 | |
| 10 | 4,28 | 4,37 | 4,92 | 7,44 | 15,96 | 32,37 | |
| Средняя скорость (дел./с) |
2,303 | 2,053 | 1,341 | 0,627 | 0,308 | 2,303 | |
| Погрешность скорости |
0,051 | 0,032 | 0,024 | 0,006 | 0,004 | 0,051 |
1.3 Можно ли считать движение равномерным?
Так как графики полученных зависимостей линейны, то движение можно считать равномерным.
1.4 Метод расчета средней скорости
По МНК рассчитаны коэффициенты линейных зависимостей
Скорости движения рассчитаны по формуле
2.1 -- 2.3 Таблица 2. Измерение законов движения, результаты расчетов.
| 10 | 18 | 36 | |
|---|---|---|---|
| 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
| 1 | 3,03 | 1,80 | 1,30 |
| 2 | 6,37 | 3,67 | 2,63 |
| 3 | 9,86 | 5,75 | 3,97 |
| 4 | 12,64 | 7,47 | 5,30 |
| 5 | 15,86 | 9,48 | 6,53 |
| 6 | 19,39 | 11,53 | 7,86 |
| 7 | 22,76 | 13,59 | 9,17 |
| 8 | 25,81 | 15,79 | 10,60 |
| 9 | 28,68 | 17,58 | 11,87 |
| 10 | 31,83 | 19,82 | 13,23 |
| Скорость (дел./с) |
0,314 | 0,505 | 0,756 |
Графики законов движения
2.4 Объяснение полученной зависимости.
При увеличении длины трубки разность сил тяжести и «силы Архимеда» растет быстрее, чем сила Вязкого трения. Главное, что традиционная формула для силы Архимеда при движении поплавка не применима -- эта сила становится зависящей от скорости движения поплавка
3.1 Теоретическая модель
Вполне очевидно, что при малых скоростях движения и ламинарном течении жидкости между трубкой и поплавком, скорость движения поплавка пропорциональна разности плотности воды и средней плотности поплавка. При равенстве этих плотностей скорость поплавка стремится к нулю.
Полученный график зависимости подтверждает эту идею -- при малых скоростях скорость всплывания линейно зависит от массы поплавка (от длины столбика пластилина внутри). По графику можно найти значение длины столбика
Так как плотность полиэтилена примерно равна плотности воды, то при расчетах ее можно не учитывать. Средняя плотность внутренней части трубки рассчитывается элементарно (массой воздуха, естественно пренебрегаем):
Откуда следует, что плотность пластилина
3.2 Рассчитанное значение плотности пластилина
Отметим, что измерения плотности пластилина с помощью электронных весов дало значение