மூழ்கும் பொருட்கள்: எடை vs அதிகபட்ச மிதப்பு விசை
1 · கணிப்பு
ஒரு உலோக மூழ்கி, நீரில் விடப்பட்டு, முழுவதும் மூழ்கிய நிலையில், தாங்கும் தளத்தில் ஓய்வில் உள்ளது. முழுவதும் மூழ்கிய பிறகு, அதை கனமாக்குவது, மூழ்கிய அளவை மாற்றுமா?
- கனமான மூழ்கி இன்னும் அதிகமாக மூழ்கும் (100%-க்கு மேல்).
- அது ஏற்கனவே முழுவதும் மூழ்கியுள்ளது (100%), எனவே அதிக நிறை மேலும் மூழ்க்க முடியாது.
- வேகமாக விழுவதால், கனமான மூழ்கி குறைவாக மூழ்கும்.
2 · அமைப்பு
- fluid-sink முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். மூழ்கி, நீரின் வழியாக விழுந்து, தொட்டியின் தளத்தில் ஓய்வில் உள்ளது.
- மூழ்கியில் மூழ்கிய-பின்வெளி ஆய்வியை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் மூழ்கியின் நிறையை அமைத்து, நிலைபெற விட்டு, அதன் மூழ்கிய பின்வெளியைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
3 · தரவு சேகரி
| மூழ்கி நிறை m (kg) | எடை mg (N) | மூழ்கிய பங்கு |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், எடைக்கு (x-அச்சு) எதிராக மூழ்கிய பின்வெளியை (y-அச்சு) வரையுங்கள்.
4 · பகுப்பாய்வு
- இந்த உருவகம், மூழ்கியை 0.4 m ஆரமுள்ள வட்டத்தட்டாக, தொட்டியின் நிலையான 0.005 m ஃபிரேம் ஆழத்தின் வழியாக நீட்டியதாக மாதிரியாக்குகிறது — அதன் முழு கன அளவு V_full = π·r²·(slice depth) மற்றும் அதிகபட்ச சாத்தியமான மிதப்பு விசை ρ·g·V_full (நீர் அடர்த்தி 1000 kg/m³) கணக்கிடுங்கள். ஒவ்வொரு முயற்சியின் எடையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- எடை, அதிகபட்ச மிதப்பு விசையை மீறியதும், மூழ்கி எவ்வளவு கனமாகும் என்றாலும், மூழ்கிய பின்வெளி 1.0 (100%)-இல் நிலைநிறுத்தப்பட்டே இருப்பது ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
5 · நீட்டிப்பு
- இந்த மூழ்கியின் அதிகபட்ச மிதப்பு விசை சுமார் 24.6 N — சுமார் 2.5 kg-க்கும் குறைவான எந்த நிறையும் அதற்குப் பதிலாக மிதக்கும். இதை fluid-float சோதனையுடன் ஒப்பிடுங்கள்: ஒரு பொருள் மிதப்பதா மூழ்குவதா என்பதை என்ன தீர்மானிக்கிறது?
- கடல் நீர், நன்னீரை விட அடர்த்தியானது. நன்னீரில் முழுவதும் மூழ்கும் மூழ்கி, கடல் நீரில் கட்டாயம் முழுவதும் மூழ்குமா? மிதப்பு-விசை சூத்திரம் பயன்படுத்தி விளக்குங்கள்.
இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்
ஆர்க்கிமிடீஸ் தத்துவம் (அதிகபட்சத்தில்)
ஒரு பொருள் பெறக்கூடிய மிகப் பெரிய மிதப்பு விசை ρ·g·V_full — முழுவதும் மூழ்கினால் அது இடம்பெயர்ப்பும் பாய்மத்தின் எடை. ஒரு பொருளின் எடை இந்த வரம்பை மீறியதும், அது மூழ்கி, முழுவதும் மூழ்கியே இருக்கும்; அதிக நிறை சேர்ப்பது மேலும் மூழ்க்க முடியாது, ஏனெனில் அது ஏற்கனவே அதன் முழு கன அளவையும் இடம்பெயர்ப்புகிறது.