Gęstość dyni

Poprawna odpowiedź

C.

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

3.3. Właściwości materii. Uczeń posługuje się pojęciem gęstości
3.4. Właściwości materii. Uczeń stosuje do obliczeń związek między masą, gęstością i objętością ciał stałych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gęstość cieczy i ciał stałych
8.1. Wymagania przekrojowe. Uczeń opisuje przebieg i wynik przeprowadzanego doświadczenia, wyjaśnia rolę użytych przyrządów, wykonuje schematyczny rysunek obrazujący układ doświadczalny

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność zaprojektowania prostego doświadczenia fizycznego, którego celem jest wyznaczenie gęstości dyni. Do dyspozycji mamy w tym przypadku miskę wypełnioną po brzegi wodą, garnek oraz dzbanek. Gęstość jest zdefiniowana jako masa badanego ciała podzielona przez jego objętość. W takim razie musimy wyznaczyć obie te wielkości jedynie przy pomocy wymienionych powyżej przedmiotów.

W sytuacji opisanej w zadaniu wkładamy najpierw dynię do miski, przy czym wylewającą się wodę zbieramy do garnka. Stwierdzamy, że dynia pływa po powierzchni wody. Zgodnie z prawem Archimedesa, pływająca dynia „traci” na ciężarze tyle, ile waży wyparta przez nią ciecz. Zauważmy przy tym, że skoro dynia pływa, oznacza to, że siła wyporu całkowicie zrównoważyła jej ciężar. Zatem masa wypartej wody zebranej do garnka jest równa masie dyni.

Kolejnym krokiem jest zanurzenie dyni pod powierzchnię wody. Wodę wylewającą się w trakcie tej czynności zbieramy z kolei do dzbanka. Ponieważ dynia pływała wcześniej częściowo zanurzona – jej całkowita objętość równa jest sumie objętości wody zebranej w garnku i wody zebranej w dzbanku. W takim razie gęstość dyni wyznaczymy ze wzoru`rho` = masa wody z garnka / objętość wody z (garnka + dzbanka); (odpowiedź C).

W badaniu w którym wzięli udział uczniowie trzecich klas gimnazjum prawidłowo rozwiązało to zadanie 16% uczniów. Najczęściej wskazywaną przez nich odpowiedzią była odpowiedź F, którą wybrało 27% osób. Uczniowie decydujący się na tę odpowiedź najprawdopodobniej przyjęli, że masa dyni jest równa sumie masy wody z garnka i masy wody z dzbanka, nie analizując działających na pływającą dynię sił. Warto zatem, na przykład przy okazji realizacji obowiązkowego doświadczenia, polegającego na wyznaczaniu gęstości ciał stałych przy pomocy wagi i linijki, omówić alternatywne metody określania masy i objętości badanego ciała. 

Słowa kluczowe