Fluidit
Kelluminen vedessä
Katso kevyen korkin kohoa – noste tasapainottaa painon, kun tarpeeksi suuri tilavuus on uponneena.
Kelluminen vedessä – interaktiivinen Fluidit-simulaatio. Katso kevyen korkin kohoa – noste tasapainottaa painon, kun tarpeeksi suuri tilavuus on uponneena. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Noste
Kappale kelluu, kun ylöspäin suuntautuva nostevoima on yhtä suuri kuin sen paino. Uponnut tilavuus säätää kunnes tasapaino saavutetaan.
Arkhimedeen laki: nostevoima on yhtä suuri kuin siirtetyn fluidin paino. Kevyt korkki kohoaa, kunnes tarpeeksi tilavuutta on veden alla kannattelemaan sen painoa.
- F_b = ρ_fluid · V_sub · g
- Kelluminen: F_b = mg
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Korkki kelluu vedessä. Jos käytät samankokoista raskaampaa korkkia, miten sitä kannatteleva nostevoima muuttuu?
Punniteltavat ennusteet
- Nostevoima kasvaa vastaamaan raskaampaa painoa.
- Nostevoima pysyy samana massasta riippumatta.
- Nostevoima pienenee, koska korkki istuu alempana.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Korkin massa m (kg)
Mitä mittaat:
- Uponnut osuus
- Nostevoima F_b (N)
Miten tutkimus etenee
- Avaa fluid-float-esiasetus ja paina Nollaa. Korkki kelluu veden pinnalla.
- Ota käyttöön nostevoima-anturi korkissa.
- Aseta korkin massa jokaiselle suoritukselle, anna sen asettua tasapainoon ja kirjaa uponnut osuus ja nostevoimalukema.
Hallitseva yhtälö
Arkhimedeen laki — F_b = ρ·V·g
Uponneeseen (tai kelluvaan) kappaleeseen vaikuttava nostevoima on yhtä suuri kuin sen siirtämän fluidin paino. Tasapainossa kelluvan kappaleen nostevoima tasapainottaa täsmälleen sen painon – siksi kahden sarakkeesi pitäisi täsmätä.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Jokaiselle suoritukselle laske m·g arvolla g = 9.8 m/s² ja vertaa sitä nostevoimalukemaan.
- Selitä, miksi kelluvan kappaleen nostevoima on aina yhtä suuri kuin sen paino riippumatta siitä, kuinka paljon siitä on uponneena.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Jos jatkan massan lisäämistä korkkiin, missä vaiheessa se lakaisi kellumasta ja uppoaisi sen sijaan? Minkä pitäisi olla totta nostevoimasta tuolla hetkellä?
- Teräspalikka uppoaa, mutta teräksinen laiva kelluu. Käyttäen Arkhimedeen lakia selitä, miten muoto – ei materiaali – tekee tämän mahdolliseksi.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Kumpi on suurempi?
- Nosta massaa
- Tallenna kelluminen
- Avaa data
- Selitä todisteesi
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →