Uppovat kappaleet: paino vs. suurin nostevoima
1 · Ennusta
Metallipaino pudotetaan veteen ja se asettuu pohjalle täysin uponneena. Kun se on täysin uponneena, muuttaako raskaammaksi tekeminen sen uppoamisastetta?
- Raskaampi paino uppoaa vielä enemmän (yli 100 %).
- Se on jo täysin uponneena (100 %), joten lisämäärä ei voi upottaa sitä pidemmälle.
- Raskaampi paino uppoaa vähemmän, koska se putoaa nopeammin.
2 · Kokoa
- Avaa fluid-sink-esiasetus ja paina Nollaa. Paino putoa veden läpi ja asettuu säiliön pohjalle.
- Ota käyttöön uponnut osuus -anturi painossa.
- Aseta painon massa jokaiselle suoritukselle, anna sen asettua ja kirjaa sen uponnut osuus.
3 · Kerää data
| Painon massa m (kg) | Paino mg (N) | Uponnut osuus |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Kuvaa uponnut osuus (y-akseli) painoa vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.
4 · Analysoi
- Laske painon koko tilavuus sen säteestä (0.4 m) ja suurin mahdollinen nostevoima ρ·g·V_full käyttäen veden tiheyttä 1000 kg/m³. Vertaa sitä jokaisen suorituksen painoon.
- Selitä, miksi uponnut osuus pysyy katottuna arvossa 1.0 (100 %), kun paino ylittää suurimman nostevoiman, riippumatta siitä, kuinka paljon raskaammaksi paino muuttuu.
5 · Laajenna
- Tämän painon suurin nostevoima on noin 24.6 N – mikä tahansa massa noin 2.5 kg:n alapuolella kelluisi sen sijaan. Vertaa tätä fluid-float-kokeeseen: mikä määrää, kelluuko kappale vai uppoaako se?
- Merivesi on tiheämpää kuin makea vesi. Upottaako makeassa vedessä täysin uppoava paino välttämättä täysin merivedessä? Selitä nostevoimakaavan avulla.
Tämän kokeen fysiikka
Arkhimedeen laki (maksimissa)
Suurin nostevoima, jonka kappale koskaan saa, on ρ·g·V_full – sen siirtämän fluidin paino, jos se olisi kokonaan uponneena. Kun kappaleen paino ylittää tämän rajan, se uppoaa ja pysyy täysin uponneena; lisämäärä ei voi upottaa sitä pidemmälle, koska se siirtää jo koko tilavuutensa.