Objek Tenggelam: Berat lwn. Daya Tujah Ke Atas Maksimum
1 · Ramal
Satu pemberat logam dijatuhkan ke dalam air dan berhenti di dasar, terendam sepenuhnya. Setelah terendam sepenuhnya, adakah menjadikannya lebih berat mengubah betapa terendam ia?
- Pemberat lebih berat terendam lebih banyak lagi (melebihi 100%).
- Ia sudah terendam sepenuhnya (100%), jadi lebih banyak jisim tidak boleh mendaratkannya lagi.
- Pemberat lebih berat terendam kurang kerana ia jatuh lebih pantas.
2 · Susun
- Buka praset tenggelam-bendalir dan tekan Set semula. Pemberat jatuh melalui air dan berhenti di lantai tangki.
- Aktifkan prob pecahan-rendam pada pemberat.
- Tetapkan jisim pemberat bagi setiap percubaan, biarkannya menetap, dan rekod pecahan rendamnya.
3 · Kumpul Data
| Jisim pemberat m (kg) | Berat mg (N) | Pecahan terendam |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Plot pecahan rendam (paksi-y) melawan berat (paksi-x) bagi tiga percubaan anda.
4 · Analisis
- Simulasi ini memodelkan pemberat sebagai cakera berjejari 0.4 m diekstrusi melalui kedalaman hirisan tetap tangki 0.005 m -- kira isipadu penuhnya V_full = π·r²·(kedalaman hirisan) dan daya tujah ke atas maksimum yang mungkin ρ·g·V_full menggunakan ketumpatan air 1000 kg/m³. Bandingkan dengan berat setiap percubaan.
- Terangkan mengapa pecahan rendam kekal dicat pada 1.0 (100%) setelah berat melebihi daya tujah ke atas maksimum, tidak kira betapa berat pemberat menjadi.
5 · Lanjutkan
- Daya tujah ke atas maksimum pemberat ini kira-kira 24.6 N -- sebarang jisim di bawah kira-kira 2.5 kg akan terapung sebaliknya. Bandingkan dengan eksperimen apungan: apa yang menentukan sama ada satu objek terapung atau tenggelam?
- Air laut lebih tumpat daripada air tawar. Adakah pemberat yang terendam sepenuhnya dalam air tawar semestinya terendam sepenuhnya dalam air laut? Terangkan menggunakan formula daya-tujah-ke-atas.
Fizik di Sebalik Eksperimen Ini
Prinsip Archimedes (pada maksimum)
Daya tujah ke atas terbesar yang boleh diterima oleh satu objek ialah ρ·g·V_full -- berat bendalir yang akan disesarkannya jika terendam sepenuhnya. Setelah berat objek melebihi had atas ini, ia tenggelam dan kekal terendam sepenuhnya; menambah lebih banyak jisim tidak boleh mendaratkannya lagi kerana ia sudah menyesar seluruh isipadunya.