Tekutiny
Klesne nebo plave
Sleduj, jak hustý míček klesá — jeho tíha převyšuje vztlakovou sílu.
Klesne nebo plave — interaktivní simulace Tekutiny. Sleduj, jak hustý míček klesá — jeho tíha převyšuje vztlakovou sílu. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Negativní vztlak
Hustý objekt se potápí, když jeho tíha převyšuje maximální vztlakovou sílu, kterou tekutina dokáže dodat.
Je-li průměrná hustota objektu větší než hustota tekutiny, vztlaková síla (založená na plném vytlačeném objemu při ponoření) nikdy nedosáhne tíhy. Míček zrychluje dolů.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Potápění: mg > F_b
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Kovová zátka je puštěna do vody a usedne na dno, úplně ponořená. Jakmile je úplně ponořená, změní její ztěžšení, jak je ponořená?
Predikce k zvážení
- Těžší zátka se ponoří ještě víc (přes 100 %).
- Už je úplně ponořená (100 %), takže víc hmotnosti ji víc ponořit nemůže.
- Těžší zátka se ponoří méně, protože padá rychleji.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Hmotnost zátky m (kg)
Co měříš:
- Tíha mg (N)
- Ponorná část
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu fluid-sink a stiskni Resetovat. Zátka padá vodou a usedne na dno nádrže.
- Zapni sondu ponorné části na zátce.
- Nastav hmotnost zátky pro každý pokus, nech ji usednout a zapiš její ponornou část.
Řídící rovnice
Archimédův zákon (v maximu) — F_b = ρ·V·g
Největší vztlaková síla, kterou objekt kdy může dostat, je ρ·g·V_full — tíha tekutiny, kterou by vytlačil při úplném ponoření. Jakmile tíha objektu tuto stropní hodnotu překročí, potápí se a zůstává úplně ponořen; přidání hmotnosti ho víc ponořit nemůže, protože už vytlačuje celý svůj objem.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Spočti celkový objem zátky z jejího poloměru (0.4 m) a maximální možnou vztlakovou sílu ρ·g·V_full s hustotou vody 1000 kg/m³. Porovnej s tíhou každého pokusu.
- Vysvětli, proč ponorná část zůstává zastropovaná na 1.0 (100 %), jakmile tíha překročí maximální vztlakovou sílu, bez ohledu na to, jak moc se zátka ztěžuje.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Maximální vztlaková síla této zátky je asi 24.6 N — každá hmotnost pod asi 2.5 kg by plavala. Porovnej s experimentem fluid-float: co určuje, zda objekt plave, nebo se potápí?
- Mořská voda je hustší než sladká. Byla by zátka, která se ve sladké vodě úplně ponoří, nutně úplně ponořená i v mořské vodě? Vysvětli pomocí vzorce vztlakové síly.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Vítej v Potápění
- Vyber potápivý míček
- Stiskni Spustit
- Klesá dolů
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →