Põhjavajuvad esemed: raskus versus maksimaalne üleslükkejõud
1 · Ennusta
Metallraskus lastakse vette ja jääb põhja seisma, täielikult vee all. Kui ta on juba täielikult vee all, kas raskemaks tegemine muudab tema veealust osa?
- Raskem raskus vajub veel sügavamale (üle 100 %).
- Ta on juba täielikult vee all (100 %), seega rohkem mass ei saa teda sügavamale vajutada.
- Raskem raskus vajub vähem, sest ta langeb kiiremini.
2 · Seadista
- Ava põhjavajumise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Raskus langeb veest läbi ja jääb paagi põhja seisma.
- Lülita sisse raskuse veealuse osa sond.
- Sea iga katse jaoks raskuse mass, lase tal seada ja kirjuta üles tema veealune osa.
3 · Kogu andmeid
| Raskuse mass m (kg) | Raskusjõud mg (N) | Veealune osa |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Joonista veealune osa (y-telg) raskusjõu (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks.
4 · Analüüsi
- Arvuta raskuse täielik ruumala tema raadiusest (0,4 m) ja suurim võimalik üleslükkejõud ρ·g·V_full, kasutades vee tihedust 1000 kg/m³. Võrdle seda iga katse raskusjõuga.
- Selgita, miks veealune osa jääb piirile 1,0 (100 %), kui raskusjõud ületab maksimaalse üleslükkejõu, ükskõik kui palju raskemat raskus saab.
5 · Laienda
- Selle raskuse maksimaalne üleslükkejõud on umbes 24,6 N — iga mass alla umbes 2,5 kg ujuks selle asemel. Võrdle seda ujuvuse eksperimendiga: mis määrab, kas ese ujub või vajub põhja?
- Merevesi on mageveest tihedam. Kas raskus, mis magevees täielikult vee alla vajub, vajub kindlasti ka merevees täielikult vee alla? Selgita üleslükkejõu valemiga.
Selle eksperimendi füüsika
Archimedese seadus (maksimumil)
Suurim üleslükkejõud, mida ese kunagi saada saab, on ρ·g·V_full — tema nihutatud vedeliku raskus täieliku sukelduse korral. Kui eseme raskusjõud ületab selle ülempiiri, vajub ta põhja ja jääb täielikult vee alla; rohkem mass ei saa teda sügavamale vajutada, sest ta nihutab juba kogu oma ruumala.