Felhajtóerő: a lebegő test tömege változtatja-e, milyen mélyen ül?
1 · Jóslás
Egy parafa lebeg a vízen. Ha ugyanakkora, de nehezebb parafát használsz, hogyan változik a felfelé tartó felhajtóerő?
- A felhajtóerő megnő, hogy lépést tartson a nehezebb súllyal.
- A felhajtóerő ugyanaz marad, bármekkora a tömeg.
- A felhajtóerő csökken, mert a parafa mélyebbre ül.
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a fluid-float előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Egy parafa lebeg a víz felszínén.
- Engedélyezd a felhajtóerő-mérőt a parafán.
- Állítsd be a parafa tömegét minden mérésnél, hagyd kiegyensúlyozódni, és rögzítsd a merülési hányadot és a felhajtóerő-leolvasást.
3 · Adatgyűjtés
| Parafa tömege m (kg) | Bemerített hányad | Felhajtóerő F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Ábrázold a felhajtóerőt F_b (y-tengely) az m tömeggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Milyen alakú a vonal?
4 · Elemzés
- Minden mérésnél számítsd ki az m·g-t g = 9.8 m/s²-vel, és hasonlítsd a felhajtóerő-leolvasáshoz.
- Magyarázd meg, miért egyenlő mindig egy lebegő test felhajtóereje a súlyával, függetlenül attól, mennyi merül bele.
5 · Kiterjesztés
- Ha folyamatosan tömeget adnál a parafához, melyik ponton hagyná abba a lebegést és süllyedne el? Mi kellene igaz legyen akkor a felhajtóerőről?
- Egy acélblokk elsüllyed, de egy acélhajó lebeg. Az Arkhimédész-elv segítségével magyarázd meg, hogyan teszi ezt lehetővé az alak — nem az anyag.
A fizika a kísérlet mögött
Arkhimédész-elv
A merülő (vagy lebegő) testre ható felhajtóerő egyenlő a kiszorított folyadék súlyával. Egyensúlyban a lebegő test felhajtóereje pontosan kiegyensúlyozza a súlyát — ezért kell egyezniük a két oszlopodnak.