Fluidmekanik
Sjunka eller flyta
Se den täta bollen sjunka — dess tyngd överstiger lyftkraften.
Sjunka eller flyta — interaktiv Fluidmekanik-simulering. Se den täta bollen sjunka — dess tyngd överstiger lyftkraften. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Negativ lyftkraft
Ett tätt objekt sjunker när dess tyngd överstiger den maximala lyftkraft som fluidumet kan ge.
Om objektets medeldensitet är större än fluidumets når lyftkraften (baserad på hela undanträngda volymen vid nedsänkning) aldrig tyngden. Bollen accelererar nedåt.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Sjunker: mg > F_b
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Ett metalsänke tappas i vatten och kommer att vila på botten, helt nedsänkt. När det väl är helt nedsänkt, ändrar det hur nedsänkt det är om man gör det tyngre?
Förutsägelser att väga
- Ett tyngre sänke blir ännu mer nedsänkt (över 100 %).
- Det är redan helt nedsänkt (100 %), så mer massa kan inte sänka ner det ytterligare.
- Ett tyngre sänke blir mindre nedsänkt eftersom det faller snabbare.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Sänkmassa m (kg)
Det du mäter:
- Tyngd mg (N)
- Nedsänkt andel
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Sjunkning i vätska och tryck på Återställ. Sänket faller genom vattnet och kommer att vila på tankbotten.
- Aktivera proben för nedsänkt andel på sänket.
- Ställ in sänkets massa för varje försök, låt det stabilisera sig och notera dess nedsänkta andel.
Styrande ekvation
Arkimedes princip (vid maximum) — F_b = ρ·V·g
Den största lyftkraft ett föremål någonsin kan få är ρ·g·V_full — tyngden av den vätska det skulle tränga undan om det var helt nedsänkt. När ett föremåls tyngd överstiger detta tak sjunker det och förblir helt nedsänkt; mer massa kan inte sänka ner det ytterligare eftersom det redan tränger undan hela sin volym.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna sänkets hela volym från dess radie (0.4 m) och den största möjliga lyftkraften ρ·g·V_full med vattendensiteten 1000 kg/m³. Jämför med varje försöks tyngd.
- Förklara varför den nedsänkta andelen förblir låst på 1.0 (100 %) när tyngden överstiger den maximala lyftkraften, oavsett hur mycket tyngre sänket blir.
Var det här syns utanför labbet
- Detta sänkes maximala lyftkraft är cirka 24,6 N — varje massa under cirka 2,5 kg skulle i stället flyta. Jämför med experimentet Flyt i vätska: vad avgör om ett föremål flyter eller sjunker?
- Havsvatten har högre densitet än sötvatten. Skulle ett sänke som är helt nedsänkt i sötvatten nödvändigtvis vara helt nedsänkt i havsvatten? Förklara med formeln för lyftkraften.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Välkommen till Sjunkning
- Välj sänkbollen
- Tryck på Spela upp
- Sjunker
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.