Traukā ielieti divi šķidrumi, kuri nesajaucas viens ar otru. Viena šķidruma blīvums ir \(0,9\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\) , bet otra šķidruma blīvums ir \(1\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\) . Traukā iemet divus ķermeņus A un B. Ķermeņa A tilpums ir \(1\space\mathrm{cm^3}\) , ķermeņa B tilpums ir \(2\space\mathrm{cm^3}\). Katra ķermeņa masa ir \(1\space\mathrm{g}\).
Iezīmē abu ķermeņu A un B atrašanās vietu dotajā zīmējumā pēc līdzsvara iestāšanās! Parādi spriedumu gaitu!
Ievietojot ķermeni šķidrumā, iespējami trīs varianti:
- ķermenis var nogrimt;
- ķermenis var peldēt, pilnībā iegrimis šķidrumā;
- ķermenis var peldēt, daļēji iegrimis šķidrumā.
Lai noteiktu, kas notiks ar šķidrumā ievietoto ķermeni, jāsalīdzina ķermeņa vidējais blīvums \(\rho_ķ\) ar šķidruma blīvumu \(\rho_{šķ}\).
Ja \(\rho_ķ>\rho_{šķ}\), tad ķermenis nogrimst. Ja \(\rho_ķ<\rho_{šķ}\), tad ķermenis peld, daļēji iegrimis šķidrumā. Ja \(\rho_ķ=\rho_{šķ}\), tad ķermenis atrodas līdzsvara stāvoklī šķidrumā jebkurā vietā.
Uzdevumā abiem ķermeņiem ir vienāda masa \(m=1\space\mathrm{g}\). Ķermeņa A tilpums \(V_{\mathrm{A}}=1\space\mathrm{cm^3}\), tādēļ ķermeņa A vidējais blīvums \(\rho_{\mathrm{A}}=\frac{m}{V_{\mathrm{A}}}=\frac{1}{1}=1\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\). Ķermeņa B tilpums \(V_{\mathrm{B}}=2\space\mathrm{cm^3}\), tādēļ ķermeņa B vidējais blīvums \(\rho_{\mathrm{B}}=\frac{m}{V_{\mathrm{B}}}=\frac{1}{2}=0,5\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\).
Ķermeņa B vidējais blīvums \(\rho_{\mathrm{B}}=0,5\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\) ir mazāks nekā augšējā šķidruma blīvums (\(0,9\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\)). Tādēļ ķermenis B peld uz augšējā šķidruma virsmas, daļēji iegrimis šķidrumā (skatīt attēlu).
Ķermeņa A vidējais blīvums \(\rho_{\mathrm{A}}=1\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\) ir lielāks nekā augšējā šķidruma blīvums (\(0,9\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\)), bet vienāds ar apakšējā šķidruma blīvumu (\(1\space\mathrm{\frac{g}{cm^3}}\)). Tādēļ ķermenis A atrodas indiferentajā stāvoklī apakšējā šķidrumā, pilnībā iegrimis tajā (skatīt attēlu).
Vērtēšanas kritēriji
Zina peldēšanas nosacījumus šķidrumā, aprēķina doto ķermeņu blīvumu – 1 punkts.
Salīdzinot ķermeņu un šķidruma blīvumu, izdara secinājumus par katra ķermeņa atrašanās vietu šķidrumā un attēlo ķermeņu atrašanās vietu šķidrumos – 1 punkts.
Piezīme: Svarīgi, lai ķermenis A tiktu attēlots, peldot, pilnībā iegrimis apakšējā šķidrumā, - nav svarīga A ķermeņa pozīcija šķidrumā, tas var tikt attēlots tuvāk vai tālāk no trauka dibena vai malām.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 2 punktiem.
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (nepareizs secinājums par smaguma spēku un celējspēku, kas darbojas uz ķermeni A).
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (netiek parādīta sprieduma gaita).
5. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (netiek parādīta sprieduma gaita).
