Zadanie 5.1 — Hydrostatyka · Matura 2019, poziom Rozszerzony

Uczniowie zamierzali wyznaczyć gęstość $\rho$ pewnej cieczy. Mieli do dyspozycji piasek, szklane naczynie ze skalą objętości, mniejszy pojemnik (zobacz rys. 1.) oraz wagę. Masę mniejszego pustego pojemnika oznaczymy jako $m_p$. Do szklanego naczynia uczniowie wlali badaną ciecz o objętości $V_0$, a do pojemnika wsypali porcję piasku. Następnie pojemnik umieścili w naczyniu z cieczą tak, aby pływał (zobacz rys. 2.). W kolejnych etapach doświadczenia uczniowie dosypywali do pojemnika piasek, a pojemnik wciąż pływał. Całkowita masa piasku $m_x$ w pojemniku była znana, ponieważ uczniowie za każdym razem ważyli porcję dosypywanego piasku. Po dosypaniu piasku uczniowie odczytywali na skali objętość $V_z$, jaką zajmuje ciecz razem z zanurzoną częścią pojemnika z piaskiem. Objętość $V_z$ zanurzonej części mniejszego pojemnika uczniowie wyznaczali po odjęciu objętości cieczy $V_0$ od objętości $V$.

Wyniki pomiarów przeprowadzonych podczas doświadczenia przedstawiono na poniższym wykresie. Zaznaczono punkty pomiarowe ($m_x,V_z$) oraz niepewności $\Delta V_z$. Pomiary masy piasku $m_x$ przyjęto za dokładne.

Uczniowie uznali, że zależność między objętością $V_z$ zanurzonej części pojemnika z piaskiem a masą piasku $m_x$ w tym pojemniku jest liniowa, czyli że opisuje ją wyrażenie:
$$V_z=A\cdot m_x+B$$
– dla pewnych współczynników $A$ i $B$