Потъващи обекти: тегло срещу максимална Архимедова сила

1 · Предскажи

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?

2 · Постановка

  1. Отвори настройката потъване или плаване и натисни Нулирай.
  2. Включи сензора за потопена част на потъвача.
  3. Задай масата на потъвача за всеки опит, остави го да се установи и запиши потопената му част.

3 · Събери данни

Маса на потъвача m (kg)Тегло mg (N)Потопена част
3.00
4.00
5.00

Чертай потопената част (ос y) спрямо теглото (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

  1. 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.
  2. Обясни защо потопената част остава закована на 1.0 (100%), щом теглото надхвърли максималната Архимедова сила, независимо колко по-тежък става потъвачът.

5 · Надгради

  1. Сравни с експеримента плаване във вода: какво определя дали обект плава или потъва?
  2. 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.

Физиката зад този експеримент

Принцип на Архимед (на максимума)

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.

← Назад към експеримента

Флуиди

138 безплатни работни листа по физика за печат