Skendantys objektai: svoris ir didžiausioji Archimedo jėga
1 · Spėk
Metalinis smearbuolas įmetamas į vandenį ir ateina į rimtį ant dugno, visiškai panėręs. Kai jis jau panėręs, ar sunkesnis padarymas keičia jo panirimą?
- Sunkesnis skenduolis panėra dar labiau (virš 100 %).
- Jis jau visiškai panėręs (100 %), tad daugiau masės negali panardyti giliau.
- Sunkesnis skenduolis panėra mažiau, nes greičiau krenta.
2 · Paruošk
- Atidaryk „Skendantys objektai“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Skenduolis krenta pro vandenį ir ateina į rimtį ant bako dugno.
- Įjunk panirusios dalies zondą ant skenduolio.
- Nustatyk skenduolio masę kiekvienam bandymui, leisk nusistovėti ir užsirašyk jo panirusią dalį.
3 · Rink duomenis
| Skenduolio masė m (kg) | Svoris mg (N) | Panirusioji dalis |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Braižyk panirusią dalį (y ašis) prieš svorį (x ašis) savo trims bandymams.
4 · Analizuok
- Apskaičiuok skenduolio visą tūrį iš jo spindulio (0,4 m) ir didžiausią įmanomą Archimedo jėgą ρ·g·V_full naudodamas vandens tankį 1000 kg/m³. Palygink su kiekvieno bandymo svoriu.
- Paaiškink, kodėl panirusi dalis lieka užfiksuota ties 1,0 (100 %), kai svoris viršija didžiausiąją Archimedo jėgą, kad ir kiek sunkesnis skenduolis darytųsi.
5 · Išplėsk
- Šio skenduolio didžiausioji Archimedo jėga yra apie 24,6 N — bet kuri masė žemiau maždaug 2,5 kg plūduriuotų vietoj to. Palygink su „Plūduriavimas“ eksperimentu: kas lemia, ar objektas plūduriuoja ar skenda?
- Jūros vanduo tankesnis už gėlą. Ar skenduolis, visiškai panėręs gėlame vandenyje, būtinai visiškai panertų jūros vandenyje? Paaiškink naudodamas Archimedo jėgos formulę.
Fizika už šio eksperimento
Archimedo dėsnis (maksimume)
Didžiausia Archimedo jėga, kurią objektas kada nors gali gauti, yra ρ·g·V_full — išstumto skysčio svoris, jei jis būtų panėręs visiškai. Kai objekto svoris viršija šią ribą, jis skenda ir lieka visiškai panėręs; papildoma masė negali panardyti giliau, nes jis jau išstumia visą savo tūrį.