Drijfvermogen: verandert de massa van een drijvend voorwerp hoe diep het zit?
1 · Voorspel
Een kurk drijft in water. Als je een zwaardere kurk van dezelfde grootte gebruikt, hoe verandert dan de opwaartse kracht die hem omhoog houdt?
- De opwaartse kracht neemt toe om het zwaardere gewicht te matchen.
- De opwaartse kracht blijft dezelfde, wat de massa ook is.
- De opwaartse kracht neemt af omdat de kurk lager komt te liggen.
2 · Opstelling
- Open de voorinstelling fluid-float en druk op Herstel. Een kurk drijft aan het wateroppervlak.
- Zet de sonde voor de opwaartse kracht op de kurk aan.
- Stel voor elke meting de massa van de kurk in, laat hem in evenwicht komen en noteer het ondergedompelde deel en de aflezing van de opwaartse kracht.
3 · Verzamel gegevens
| Massa van de kurk m (kg) | Ondergedompeld deel | Drijvende kracht F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Zet voor je drie metingen de opwaartse kracht F_b (y-as) uit tegen de massa m (x-as). Welke vorm heeft de lijn?
4 · Analyseer
- Reken voor elke meting m·g uit met g = 9.8 m/s² en vergelijk met de aflezing van de opwaartse kracht.
- Leg uit waarom de opwaartse kracht op een drijvend voorwerp altijd gelijk is aan zijn gewicht, ongeacht hoeveel ervan is ondergedompeld.
5 · Verdiep
- Als je bleef massa aan de kurk toevoegen, op welk punt zou hij stoppen met drijven en zinken? Wat zou er op dat punt voor de opwaartse kracht moeten gelden?
- Een stalen blok zinkt, maar een stalen schip drijft. Leg met de wet van Archimedes uit hoe de vorm — niet het materiaal — dit mogelijk maakt.
De natuurkunde achter dit experiment
Wet van Archimedes
De opwaartse kracht op een ondergedompeld (of drijvend) voorwerp is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. In evenwicht balanceert de opwaartse kracht op een drijvend voorwerp precies zijn gewicht — daarom zouden je twee kolommen moeten kloppen.