UWAGA! Ten typ zadania jest zadaniem indywidualnym. Oznacza to, że każdy powinien wykonać je samodzielnie. Poniżej przedstawiamy przykładowy sposób jego rozwiązania.

 

$3.$

 Uzasadnienie: 

W treści zadania mamy oznaczony poziom wody w przeźroczystej misce przed włożeniem filiżanki:

Zadaniem naszym jest przewidzenie jaki będzie poziom wody, gdy położymy filiżankę na wodzie (poziom wody nr 2) oraz, gdy zatopimy filiżankę (poziom wody nr 3). Wiemy, że ciało zanurzone w wodzie zacznie wypierać wodę, a objętość wypartej wody jest równa objętości zanurzonego ciała:

$V_w=V_z$

Jeżeli więc położymy filiżankę na wodzie to wyprze ona objętość wody $V_w$ równą objętości zanurzonej części filiżanki. Powinniśmy więc zauważyć wzrost objętości wody, który oznaczymy numerem 2:

Jeżeli zatopimy filiżankę to zanurzona objętość wzrośnie, a co za tym idzie, również objętość wypartej wody. Oznacza to, że poziom wody znowu wzrośnie (oznaczamy go numerem 3):

 Odpowiedź: 

Po włożeniu filiżanki do miski z wodą poziom wody powinien wzrosnąć (do poziomu oznaczonego nr 2), a po zatopieniu filiżanki poziom wody powinien jeszcze bardziej wzrosnąć (poziom ten oznaczamy nr 3):

 

$4.$

Obserwacja:

Poziomy wody nr 2 i 3 nie zgadzają się.

Wyjaśnienie obserwowanego zjawiska:

Wiemy, że ciało zanurzone w wodzie zacznie wypierać wodę, a objętość wypartej wody jest równa objętości zanurzonego ciała:

$V_w=V_z$

Zauważmy jednak, że filiżanka ogólnie ma dużą objętość, ale jest pusta w środku. Zatem znajdując się na powierzchni wody objętość zanurzonej filiżanka jest sumą objętości części materiału z jakiego składa się filiżanka i objętości powietrza jakie znajduję się wewnątrz filiżanki (podobna sytuacja jak w przypadku statków: są zbudowane z metalu (np. stali), ale są puste w środku dzięki czemu mogą pływać po powierzchni wody). Jednak, gdy zatopimy filiżankę to część wody, która zostanie wyparta przez objętość samej filiżanki wypełni jej środek. Spowoduje to zmniejszenie wzrost poziomu wody względem poziomu wody, gdy filiżanka pływała po powierzchni wody częściowo zanurzona.

Komentarz nauczyciela - nie jest on częścią rozwiązania zadania! Obserwowane różnice w poziomach wody, gdy filiżanka jest częściowo zanurzona i gdy całkowicie zatonęła zależą od materiału z jakiego została wykonana filiżanka oraz od wielkości filiżanki. Co więcej, oznaczone poziomy są jedynie przybliżeniem obserwowanych poziomów.