Флуиди
Потъване или плаване
Гледай как плътната топка потъва — теглото ѝ надвишава Архимедовата сила.
Потъване или плаване — интерактивна симулация Флуиди. Гледай как плътната топка потъва — теглото ѝ надвишава Архимедовата сила. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Отрицателна плаваемост
Плътен обект потъва, когато теглото му надвишава максималната Архимедова сила, която флуидът може да достави.
Ако средната плътност на обекта е по-голяма от флуида, Архимедовата сила (базирана на пълния изместен обем при потапяне) никога не достига теглото. Топката ускорява надолу.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Потъване: mg > F_b
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Метален потъвач е пуснат във вода и се установява на дъното, напълно потопен. Щом е напълно потопен, променя ли по-голямата му маса колко потопен е?
Предсказвания за преценка
- По-тежък потъвач се потопя още повече (над 100%).
- Вече е напълно потопен (100%), така че повече маса не може да го потопи допълнително.
- По-тежък потъвач се потопя по-малко, защото пада по-бързо.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Маса на потъвача m (kg)
Какво измерваш:
- Тегло mg (N)
- Потопена част
Как протича изследването
- Отвори настройката потъване или плаване и натисни Нулирай.
- Включи сензора за потопена част на потъвача.
- Задай масата на потъвача за всеки опит, остави го да се установи и запиши потопената му част.
Управляващо уравнение
Принцип на Архимед (на максимума) — F_b = ρ·V·g
Най-голямата Архимедова сила, която обект изобщо може да получи, е ρ·g·V_full — теглото на флуида, който би изместил, ако е изцяло потопен. Щом теглото на обекта надхвърли тази граница, той потъва и остава напълно потопен; добавянето на маса не може да го потопи допълнително, защото вече измества целия си обем.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- Тази симулация моделира потъвача като диск с радиус 0.4 m, издължен през фиксираната дълбочина на разреза на съда 0.005 m — изчисли пълния му обем V_full = π·r²·(дълбочина на разреза) и максимално възможната Архимедова сила ρ·g·V_full с плътност на водата 1000 kg/m³. Сравни с теглото от всеки опит.
- Обясни защо потопената част остава закована на 1.0 (100%), щом теглото надхвърли максималната Архимедова сила, независимо колко по-тежък става потъвачът.
Къде това се появява извън лабораторията
- Сравни с експеримента плаване във вода: какво определя дали обект плава или потъва?
- Морската вода е по-плътна от сладката. Потъвач, който се потопя напълно в сладка вода, задължително ли би се потопил напълно в морска? Обясни с формулата за Архимедовата сила.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Добре дошъл при потъващия флуид
- Избери потъващата топка
- Натисни Пусни
- Потъване
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →