سیالات
شناوری در آب
چوب سبک را ببینید بالا میآید — وقتی حجم کافی زیر آب باشد، شناوری با وزن در تعادل است.
شناوری در آب — شبیهسازی تعاملی سیالات. چوب سبک را ببینید بالا میآید — وقتی حجم کافی زیر آب باشد، شناوری با وزن در تعادل است. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
شناوری
جسم وقتی شناور میماند که نیروی شناور رو به بالا با وزنش برابر باشد. حجم زیر آب تا تعادل تنظیم میشود.
اصل ارشمیدس: نیروی شناور برابر وزن سیال جابهجاشده است. چوبپنبهٔ سبک بالا میآید تا حجم کافی زیر آب باشد که وزنش را ساپورت کند.
- F_b = ρ_fluid · V_sub · g
- شناوری: F_b = mg
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
چوبپنبهای در آب شناور است. اگر چوبپنبهٔ سنگینتری با همان اندازه به کار ببرید، نیروی شناوری که نگهش میدارد چگونه تغییر میکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- نیروی شناور برای همترازی با وزن سنگینتر زیاد میشود.
- نیروی شناور بیتوجه به جرم همان میماند.
- نیروی شناور کم میشود چون چوبپنبه پایینتر مینشیند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جرم چوبپنبه m (kg)
آنچه اندازه میگیرید:
- نسبت زیر آب
- نیروی شناوری F_b (N)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم شناوری را باز کنید و Reset بزنید. چوبپنبهای روی سطح آب شناور است.
- کاوشگر نیروی شناور را روی چوبپنبه فعال کنید.
- جرم چوبپنبه را برای هر آزمایش تنظیم کنید، به تعادل بنشیند و کسر زیر آب و قرائت نیروی شناور را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
اصل ارشمیدس — F_b = ρ·V·g
نیروی شناور بر جسمِ فرورفته (یا شناور) برابر وزن سیالی است که جابهجا میکند. در تعادل، نیروی شناورِ جسم شناور دقیقاً با وزنش متوازن است — به همین دلیل دو ستونتان باید بخوانند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای هر آزمایش، m·g را با g = 9.8 m/s² حساب کنید و آن را با قرائت نیروی شناوری مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا نیروی شناورِ جسم شناور همیشه با وزنش برابر است، هر قدر هم از آن زیر آب باشد.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- اگر به چوبپنبه مدام جرم بیفزایید، از کجا شناوری را گذاشته و فرو میرود؟ در آن نقطه دربارهٔ نیروی شناور چه باید درست باشد؟
- بلوک فولادی فرو میرود، اما کشتی فولادی شناور میماند. با اصل ارشمیدس توضیح دهید چگونه شکل — نه جنس ماده — این را ممکن میکند.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- کدام بزرگتر است؟
- بالا بردن جرم
- ثبت شناوری
- بازکردن دادهها
- توضیح شواهدتان
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.