Компьютерная модель позволяет провести ряд экспериментов по теме «Плавание тел».

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести F_т и архимедовой силы F_А, которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

• F_т > F_А – тело тонет;
• F_т = F_А – тело плавает в жидкости или газе;
• F_т < F_А – тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Подставив формулы архимедовой силы и силы тяжести можно переписать выражение 2 в виде:

mтg = ρжgVпт,

где V_пт – объем погруженной в жидкость части тела.

Объем погруженной части тела можно определить, зная площадь основания кюветы S и изменение высоты столбы жидкости при проведении эксперимента Δh. Массу тела определяем, исходя из размеров тела (a, b и c) и его плотности ρ_т. Получаем:

abcρтg = ρжgSΔh.

В случае использования дополнительного груза массой m_г:

abcρтg + mгg = ρжgSΔh.

В рамках эксперимента можно выбирать жидкость (вода, керосин, бензин), материал, из которого изготовлено тело (береза, дуб, лед, кирпич, мрамор, парафин, пробка, сосна), задавать размеры тела и массу груза (вариант Груз), измерять количество жидкости, вытесненной телом.

Задав исходные условия эксперимента (размеры и материал тела, жидкость) можно пронаблюдать результат, нажав кнопку Опустить тело. В зависимости от начальных условий тело может плавать, тонуть, или обладать нулевой плавучестью (для наглядности в этом случае тело плавает в середине жидкости). Во всех случаях исследователь может измерить изменение высоты жидкости в сосуде.

Так как модель предназначена для проведения экспериментальной работы, ряд параметров на ее экран не выводится. К таким параметрам можно отнести площадь основания кюветы с жидкостью (100 см³) и значения плотностей участвующих в эксперименте тел и жидкостей.

• Береза (0,7 г/см³)
• Дуб (0,8 г/см³)
• Лед (0,9 г/см³)
• Кирпич (1,6 г/см³)
• Мамор (2,7 г/см³)
• Парафин (0,9 г/см³)
• Пробка (0,24 г/см³)
• Сосна (0,4 г/см³)
• Вода (1,0 г/см³)
• Керосин (0,8 г/см³)
• Бензин (0,71 г/см³)

Модель может стать основой самых разнообразных исследовательских работ по данной учебной теме, т. к. допускает широкую вариативность исходных условий.

Значения плотностей учащиеся получают, используя соответствующие таблицы учебных пособий. Площадь кюветы может быть найдена в результате исследовательской работы учащихся или введена преподавателем.