उत्प्लावकता: क्या तैरती हुई वस्तु का द्रव्यमान उसकी गहराई तक बदलता है?
1 · भविष्यवाणी
एक कॉर्क पानी में तैरता है. यदि आप समान आकार के भारी कॉर्क का उपयोग करते हैं, तो इसे पकड़ने वाला उत्प्लावन बल कैसे बदल जाएगा?
- भारी वजन के अनुरूप उत्प्लावन बल बढ़ता है।
- द्रव्यमान चाहे कितना भी हो, उत्प्लावन बल समान रहता है।
- कॉर्क नीचे बैठने के कारण उत्प्लावन बल कम हो जाता है।
2 · सेट अप
- fluid-float प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। एक कॉर्क पानी की सतह पर तैरता है।
- कॉर्क पर buoyant-force जाँच सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए कॉर्क का द्रव्यमान निर्धारित करें, इसे संतुलन में व्यवस्थित होने दें, और जलमग्न अंश और buoyant-force रीडिंग रिकॉर्ड करें।
3 · डेटा एकत्रित करें
| कॉर्क मास एम (kg) | डूबा हुआ अंश | उत्प्लावन बल F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
अपने तीन परीक्षणों के लिए द्रव्यमान m (x-अक्ष) के विरुद्ध उत्प्लावन बल F_b (y-अक्ष) प्लॉट करें। रेखा किस आकार की है?
4 · विश्लेषण करें
- प्रत्येक परीक्षण के लिए, g = 9.8 m/s² का उपयोग करके m·g की गणना करें और इसकी तुलना buoyant-force रीडिंग से करें।
- बताएं कि क्यों किसी तैरती हुई वस्तु का उत्प्लावन बल हमेशा उसके वजन के बराबर होता है, भले ही उसका कितना भी हिस्सा पानी में डूबा हो।
5 · विस्तार
- यदि आप कॉर्क में द्रव्यमान जोड़ते रहें, तो किस बिंदु पर यह तैरना बंद कर देगा और इसके बजाय डूब जाएगा? उस बिंदु पर उत्प्लावन बल के बारे में क्या सत्य होगा?
- एक स्टील ब्लॉक डूब जाता है, लेकिन एक स्टील जहाज तैरता है। आर्किमिडीज़ के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, स्पष्ट करें कि कैसे आकार - भौतिक नहीं - इसे संभव बनाता है।
इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी
आर्किमिडीज़ का सिद्धांत
किसी जलमग्न (या तैरती हुई) वस्तु पर लगने वाला उत्प्लावन बल उसके द्वारा विस्थापित तरल पदार्थ के भार के बराबर होता है। संतुलन पर, एक तैरती वस्तु का उत्प्लावन बल उसके वजन को बिल्कुल संतुलित करता है - इसीलिए आपके दोनों स्तंभ मेल खाने चाहिए।