మునిగే వస్తువులు: బరువు వర్సెస్ గరిష్ఠ ఉత్ప్లవక బలం
1 · ఊహించండి
లోహపు సింకర్ నీటిలో వదలబడి, పూర్తిగా మునిగి, అడుగున నిశ్చలించింది. పూర్తిగా మునిగాక, దాన్ని భారీ చేయడం వల్ల మునిగిన తీరు మారుతుందా?
- భారీ సింకర్ ఇంకా ఎక్కువ మునుగుతుంది (100% కంటే ఎక్కువ).
- అది ఇప్పటికే పూర్తిగా మునిగింది (100%), కాబట్టి ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి దాన్ని ఇంకా ముంచలేదు.
- భారీ సింకర్ వేగంగా పడుతుంది కాబట్టి తక్కువ మునుగుతుంది.
2 · అమరిక
- fluid-sink ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. సింకర్ నీటి గుండా పడి, ట్యాంక్ అడుగున నిశ్చలిస్తుంది.
- సింకర్పై మునిగిన-భిన్న ప్రోబ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి సింకర్ ద్రవ్యరాశిని సెట్ చేసి, నిశ్చలించనివ్వి, దాని మునిగిన భిన్నాన్ని నమోదు చేయండి.
3 · డేటా సేకరించండి
| సింకర్ ద్రవ్యరాశి m (kg) | బరువు mg (N) | మునిగిన భిన్నం |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం బరువు (x-అక్షం) పై మునిగిన భిన్నం (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి.
4 · విశ్లేషించండి
- ఈ సిమ్యులేషన్ సింకర్ను 0.4 m వ్యాసార్థం గల డిస్క్గా, ట్యాంక్ స్థిర స్లైస్ లోతు 0.005 m గుండా ఎక్స్ట్రూడ్ చేసినట్టు నమూనా చేస్తుంది — దాని పూర్తి ఘనపరిమాణం V_full = π·r²·(స్లైస్ లోతు), గరిష్ఠ సాధ్యమైన ఉత్ప్లవక బలం ρ·g·V_full ను నీటి సాంద్రత 1000 kg/m³ ఉపయోగించి లెక్కించండి. ప్రతి ప్రయత్న బరువుతో పోల్చండి.
- బరువు గరిష్ఠ ఉత్ప్లవక బలాన్ని మించిన తర్వాత, సింకర్ ఎంత భారీ అయినా మునిగిన భిన్నం 1.0 (100%) వద్దే ఆగిపోతుందో వివరించండి.
5 · విస్తరించండి
- ఈ సింకర్ గరిష్ఠ ఉత్ప్లవక బలం సుమారు 24.6 N — సుమారు 2.5 kg కంటే తక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్నవి బదులుగా తేలుతాయి. దీన్ని fluid-float ప్రయోగంతో పోల్చండి: ఒక వస్తువు తేలుతుందా మునుగుతుందా అనేది ఏది నిర్ణయిస్తుంది?
- సముద్ర నీరు మంచి నీటి కంటే సాంద్రత ఎక్కువ. మంచి నీటిలో పూర్తిగా మునిగే సింకర్ తప్పనిసరిగా సముద్ర నీటిలో పూర్తిగా మునుగుతుందా? ఉత్ప్లవక-బల సూత్రం ఉపయోగించి వివరించండి.
ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం
ఆర్కిమెడిస్ సూత్రం (గరిష్ఠ స్థితిలో)
ఒక వస్తువు ఎప్పుడూ పొందగల అతిపెద్ద ఉత్ప్లవక బలం ρ·g·V_full — పూర్తిగా మునిగితే తొలగించే ద్రవ బరువు. ఒకసారి వస్తువు బరువు ఈ హద్దును మించితే, అది మునుగుతుంది, పూర్తిగా మునిగినట్టే ఉంటుంది; అది ఇప్పటికే తన మొత్తం ఘనపరిమాణాన్ని తొలగిస్తున్నందున మరింత ద్రవ్యరాశి చేర్చడం దాన్ని ఇంకా ముంచలేదు.