Ponáranie: tiaž verzus maximálna vztlaková sila
1 · Predikuj
Kovová záťaž je pustená do vody a príde do pokoja na dne, úplne ponorená. Keď je raz úplne ponorená, mení jej zaťaženie, ako je ponorená?
- Ťažšia záťaž sa ponára ešte viac (nad 100 %).
- Je už úplne ponorená (100 %), takže viac hmotnosti ju nemôže ponoriť hlbšie.
- Ťažšia záťaž sa ponára menej, pretože klesá rýchlejšie.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu potápanie a stlač Resetovať. Záťaž klesá vodou a príde do pokoja na dne nádrže.
- Zapni sondu ponoreného podielu na záťaži.
- Nastav hmotnosť záťaže pre každý pokus, nech ju usadiť a zaznamenaj jej ponorený podiel.
3 · Zbieraj údaje
| Hmotnosť záťaže m (kg) | Tiaž mg (N) | Ponorený podiel |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Zaznamenaj ponorený podiel (os y) verzus tiaž (os x) pre svoje tri pokusy.
4 · Analyzuj
- Vypočítaj celý objem záťaže z jej polomeru (0.4 m) a maximálnu možnú vztlakovú silu ρ·g·V_full s hustotou vody 1000 kg/m³. Porovnaj ju s tiažou každého pokusu.
- Vysvetli, prečo ponorený podiel zostáva zastropovaný na 1.0 (100 %), keď tiaž prevýši maximálnu vztlakovú silu, nezávisle na tom, aká ťažká záťaž je.
5 · Rozšír
- Maximálna vztlaková sila tejto záťaže je asi 24.6 N — každá hmotnosť pod asi 2.5 kg by namiesto toho plávala. Porovnaj to s experimentom plávanie: čo určuje, či objekt pláva alebo sa potápa?
- Morská voda je hustejšia než sladká. Potopila by sa záťaž, ktorá sa úplne ponára v sladkej vode, nevyhnutne úplne v morskej vode? Vysvetli pomocou vzorca vztlakovej sily.
Fyzika za týmto experimentom
Archimedov zákon (v maxime)
Najväčšia vztlaková sila, ktorú objekt kedy môže dostať, je ρ·g·V_full — tiaž kvapaliny, ktorú by vytlačil pri úplnom ponorení. Keď tiaž objektu prevýši tento strop, potopí sa a zostane úplne ponorený; pridanie hmotnosti ho nemôže ponoriť hlbšie, pretože už vytláča celý svoj objem.