Opdrift: Ændrer et flydende objekts masse, hvor dybt det sidder?
1 · Forudsig
En korkprop flyder i vand. Hvis du bruger en tungere korkprop af samme størrelse, hvordan ændrer den opdriftskraft, der holder den oppe, sig?
- Opdriftskraften stiger, så den matcher den tungere vægt.
- Opdriftskraften er den samme uanset massen.
- Opdriftskraften falder, fordi korkproppen sidder lavere.
2 · Opsætning
- Åbn forudstillingen fluid-float, og tryk på Nulstil. En korkprop flyder ved vandoverfladen.
- Slå opdriftskraftmåleren til på korkproppen.
- Indstil korkproppens masse for hvert forsøg, lad den falde til ro i ligevægt, og notér den nedsænkede brøkdel og opdriftskraftaflæsningen.
3 · Saml data
| Korkproppens masse m (kg) | Nedsænket brøkdel | Opdriftskraft F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Afbild opdriftskraft F_b (y-aksen) mod masse m (x-aksen) for dine tre forsøg. Hvilken form har linjen?
4 · Analysér
- Beregn for hvert forsøg m·g med g = 9.8 m/s², og sammenlign med opdriftskraftaflæsningen.
- Forklar, hvorfor et flydende objekts opdriftskraft altid er lig med dets vægt, uanset hvor stor en del af det der er nedsænket.
5 · Udvid
- Hvis du blev ved med at tilføje masse til korkproppen, hvornår ville den så holde op med at flyde og synke i stedet? Hvad skulle gælde for opdriftskraften på det tidspunkt?
- En stålblok synker, men et stålskib flyder. Brug Arkimedes' princip til at forklare, hvordan formen — ikke materialet — gør dette muligt.
Fysikken bag dette eksperiment
Arkimedes' princip
Opdriftskraften på et nedsænket (eller flydende) objekt er lig med vægten af den væske, det fortrænger. I ligevægt balancerer et flydende objekts opdriftskraft præcis dets vægt — derfor bør dine to kolonner stemme overens.