Synkende objekter: vekt mot maksimal oppdriftskraft
1 · Prediker
En metallsenker slippes ned i vannet og legger seg på bunnen, helt nedsenket. Når den først er helt nedsenket, endrer det noe å gjøre den tyngre for hvor nedsenket den er?
- En tyngre senker nedsenkes enda mer (over 100 %).
- Den er allerede helt nedsenket (100 %), så mer masse kan ikke nedsenke den ytterligere.
- En tyngre senker nedsenkes mindre fordi den faller raskere.
2 · Oppsett
- Åpne væske-senkking-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Senkeren faller gjennom vannet og legger seg på tankgulvet.
- Aktiver nedsenket-andel-sonden på senkeren.
- Sett senkerens masse for hvert forsøk, la den legge seg, og registrer dens nedsenkede andel.
3 · Samle inn data
| Senkermasse m (kg) | Tyngde mg (N) | Nedsenket andel |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Plott nedsenket andel (y-akse) mot vekt (x-akse) for dine tre forsøk.
4 · Analyser
- Beregn senkerens fulle volum fra radiusen dens (0,4 m) og den maksimale mulige oppdriftskraften ρ·g·V_full med vanntetthet 1000 kg/m³. Sammenlign den med hver forsøks vekt.
- Forklar hvorfor den nedsenkede andelen forblir taksert ved 1,0 (100 %) når vekten overstiger den maksimale oppdriftskraften, uansett hvor mye tyngre senkeren blir.
5 · Utvid
- Denne senkerens maksimale oppdriftskraft er omtrent 24,6 N — enhver masse under omtrent 2,5 kg ville flyte i stedet. Sammenlign dette med væske-flyt-eksperimentet: hva bestemmer om et objekt flyter eller synker?
- Saltvann er tettere enn ferskvann. Ville en senker som helt nedsenkes i ferskvann nødvendigvis helt nedsenkes i saltvann? Forklar med oppdriftskraftformelen.
Fysikken bak dette eksperimentet
Arkimedes' prinsipp (ved maksimum)
Den største oppdriftskraften et objekt noensinne kan motta er ρ·g·V_full — vekten av væsken det ville fortrengt om det var helt nedsenket. Når et objekts vekt overstiger denne takseringen, synker det og forblir helt nedsenket; å legge til mer masse kan ikke nedsenke det ytterligere fordi det allerede fortrenger hele volumet sitt.