Республиканская олимпиада по физике 2013, 10 класс, экспериментальный тур

Как сыр в масле (15 баллов)

Приборы и принадлежности: Трубка пластиковая известного диаметра, стержень металлический известного диаметра, кусочек пластилина, мензурка со шкалой, линейка.
Задание: В данной задаче плотность воды считайте равной $\rho_0=1,0\cdot 10^3$ кг/м$^3$. Вставьте металлический стержень в нижний торец трубки. Если он не слишком плотно примыкает к трубке, то заделайте зазор пластилином, так, чтобы внутрь трубки не попадала вода. Для повышения точности измерений прикрепите к мензурке с помощью скотча полоску миллиметровой бумаги.

1. Используя имеющееся оборудование, измерьте отношение массы стержня к массе трубки $\frac{m_{\text{ст}}}{m_{\text{тр}}}$.
Поместите трубку в мензурку. Медленно наливайте воду в мензурку до тех пор, пока трубка не начнет плавать. Измерьте высоту уровня воды $x_1$ и высоту, на которой плавает нижний конец трубки $x$. Здесь и в дальнейшем можете пользоваться прикрепленной шкалой - начало отсчета в данной задаче не существенно;
2. Добавляйте в мензурку масло небольшими порциями, измерьте зависимости уровня воды $x_1$, и координаты нижнего конца трубки $x$ от высоты уровня масла $h$;
3. Постройте графики полученных зависимостей на одном бланке;
4. Теоретически найдите зависимость разности $(x_1-x)$ от высоты слоя масла $h$;
5. Используя экспериментальные данные и полученную в п.4 формулу, рассчитайте плотность масла;
6. Объясните, почему изменяется уровень воды $x_1$, при добавлении масла. Подтвердите объяснения результатами своих измерений;
7. Определите плотность материала металлического стержня.