बुडणाऱ्या वस्तू: वजन विरुद्ध कमाल उत्प्लावक बल
1 · अनुमान
धातूचा बुडकोळ पाण्यात टाकला जातो व तळाशी पूर्ण बुडून थांबतो. एकदा पूर्ण बुडल्यावर, तो जड केल्याने बुडण्याचे प्रमाण बदलते का?
- जड बुडकोळ आणखी जास्त बुडतो (100% वर).
- तो आधीच पूर्ण बुडलेला (100%), म्हणून जास्त वस्तुमान त्याला अधिक बुडवू शकत नाही.
- जड बुडकोळ कमी बुडतो कारण तो जास्त जलद खाली जातो.
2 · मांडणी
- फ्लुइड-सिंक प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. बुडकोळ पाण्यातून खाली जाऊन टाकीच्या तळाशी थांबतो.
- बुडकोळावर बुडालेला-अंश प्रोब सुरू करा.
- प्रत्येक फेरीसाठी बुडकोळाचे वस्तुमान निश्चित करा, स्थिर होऊ द्या, व त्याचा बुडालेला अंश नोंदवा.
3 · डेटा गोळा करा
| बुडकोळाचे वस्तुमान m (kg) | वजन mg (N) | बुडालेला भाग |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
तुमच्या तीन फेर्यांसाठी बुडालेला अंश (y-अक्ष) विरुद्ध वजन (x-अक्ष) काढा.
4 · विश्लेषण
- हे सिम्युलेशन बुडकोळाला 0.4 m त्रिज्येची चकती म्हणून मॉडेल करते जी टाकीच्या निश्चित 0.005 m स्लाइस-खोलीतून बाहेर काढली जाते — तिचे पूर्ण घनफळ V_full = π·r²·(स्लाइस खोली) व जास्तीत जास्त शक्य उत्प्लावक बल ρ·g·V_full काढा (पाण्याची घनता 1000 kg/m³). प्रत्येक फेरीच्या वजनाशी तुलना करा.
- वजन कमाल उत्प्लावक बलावर गेल्यावर बुडालेला अंश 1.0 (100%) वरच का राहतो, बुडकोळ कितीही जड झाला तरी, ते स्पष्ट करा.
5 · विस्तार
- या बुडकोळाचे कमाल उत्प्लावक बल सुमारे 24.6 N — सुमारे 2.5 kg पेक्षा कमी कोणतेही वस्तुमान उलट तरते. फ्लुइड-फ्लोट प्रयोगाशी याची तुलना करा: वस्तू तरते की बुडते ते काय ठरवते?
- समुद्री पाणी गोड्या पाण्यापेक्षा घन आहे. गोड्या पाण्यात पूर्ण बुडणारा बुडकोळ समुद्री पाण्यात नक्की पूर्ण बुडेल असे नाही. उत्प्लावक-बल सूत्र वापरून स्पष्ट करा.
या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र
आर्किमिडीजचे तत्त्व (कमालावर)
वस्तूला कधीही मिळू शकणारे सर्वांत मोठे उत्प्लावक बल ρ·g·V_full — पूर्ण बुडाली असेल तर ती हटवणाऱ्या द्रवाचे वजन. वस्तूचे वजन या टोपाच्या वर गेल्यावर ती बुडते व पूर्ण बुडलेलीच राहते; जास्त वस्तुमान तिला अधिक बुडवू शकत नाही कारण ती आधीच तिचे संपूर्ण घनफळ हटवते.