Ρευστά
Βυθίζεται ή επιπλέει
Δες την πυκνή μπάλα να βυθίζεται — το βάρος της υπερτερεί της δύναμης άντωσης.
Βυθίζεται ή επιπλέει — διαδραστική προσομοίωση Ρευστά. Δες την πυκνή μπάλα να βυθίζεται — το βάρος της υπερτερεί της δύναμης άντωσης. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Αρνητική άνωση
Ένα πυκνό αντικείμενο βυθίζεται όταν το βάρος του υπερβαίνει τη μέγιστη άνωση που μπορεί να προσφέρει το υγρό.
Αν η μέση πυκνότητα του αντικειμένου είναι μεγαλύτερη από του υγρού, η άνωση (με βάση τον πλήρη εκτοπισμένο όγκο σε βύθιση) δεν φτάνει ποτέ το βάρος. Η μπάλα επιταχύνει προς τα κάτω.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Βυθίζεται: mg > F_b
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Ένα μεταλλικό βάρος ρίχνεται στο νερό και έρχεται σε ηρεμία στον πυθμένα, πλήρως βυθισμένο. Μόλις βυθιστεί πλήρως, αλλάζει το πόσο βυθισμένο είναι αν το κάνεις βαρύτερο;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Ένα βαρύτερο βάρος βυθίζεται ακόμη περισσότερο (πάνω από 100%).
- Είναι ήδη πλήρως βυθισμένο (100%), ώστε περισσότερη μάζα δεν μπορεί να το βυθίσει περαιτέρω.
- Ένα βαρύτερο βάρος βυθίζεται λιγότερο επειδή πέφτει ταχύτερα.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Μάζα βάρους m (kg)
Τι μετράς:
- Βάρος mg (N)
- Βυθισμένο κλάσμα
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή fluid-sink και πάτησε Επαναφορά. Το βάρος πέφτει μέσα από το νερό και έρχεται σε ηρεμία στον πυθμένα της δεξαμενής.
- Ενεργοποίησε τον αισθητήρα βυθισμένου κλάσματος στο βάρος.
- Ρύθμισε τη μάζα του βάρους για κάθε δοκιμή, άσε το να εγκατασταθεί, και κατέγραψε το βυθισμένο του κλάσμα.
Κυρίαρχη εξίσωση
Αρχή του Αρχιμήδη (στο μέγιστο) — F_b = ρ·V·g
Η μεγαλύτερη άνωση που μπορεί ποτέ να λάβει ένα αντικείμενο είναι ρ·g·V_full — το βάρος του υγρού που θα εκτοπούσε αν ήταν εξ ολοκλήρου βυθισμένο. Μόλις το βάρος ενός αντικειμένου υπερβεί αυτό το όριο, βυθίζεται και μένει πλήρως βυθισμένο· η προσθήκη περισσότερης μάζας δεν μπορεί να το βυθίσει περαιτέρω επειδή εκτοπίζει ήδη όλο τον όγκο του.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Υπολόγισε τον πλήρη όγκο του βάρους από την ακτίνα του (0.4 m) και τη μέγιστη δυνατή άνωση ρ·g·V_full χρησιμοποιώντας πυκνότητα νερού 1000 kg/m³. Σύγκρινέ το με το βάρος κάθε δοκιμής.
- Εξήγησε γιατί το βυθισμένο κλάσμα μένει οριοθετημένο στο 1.0 (100%) μόλις το βάρος υπερβεί τη μέγιστη άνωση, ό,τι κι αν γίνει βαρύτερο το βάρος.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Η μέγιστη άνωση αυτού του βάρους είναι περίπου 24.6 N — οποιαδήποτε μάζα κάτω από περίπου 2.5 kg θα επέπλεε αντίθετα. Σύγκρινέ το με το πείραμα επιπλέουσας: τι καθορίζει αν ένα αντικείμενο επιπλέει ή βυθίζεται;
- Το θαλασσινό νερό είναι πυκνότερο από το γλυκό. Θα βυθιζόταν οπωσδήποτε πλήρως ένα βάρος που βυθίζεται πλήρως σε γλυκό νερό και στο θαλασσινό; Εξήγησε χρησιμοποιώντας τον τύπο άνωσης.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Καλώς όρισες στη Βύθιση
- Επίλεξε τη βυθιζόμενη μπάλα
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Βυθίζεται
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →