ของไหล
จมหรือลอย
ดูลูกบอลหนาแน่นจม — น้ำหนักมากกว่าแรงลอยตัว
จมหรือลอย — การจำลองของไหลแบบโต้ตอบ ดูลูกบอลหนาแน่นจม — น้ำหนักมากกว่าแรงลอยตัว ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
แรงลอยตัวติดลบ
วัตถุหนาแน่นจมเมื่อน้ำหนักของมันมากกว่าแรงลอยตัวสูงสุดที่ของไหลให้ได้
ถ้าความหนาแน่นเฉลี่ยของวัตถุมากกว่าของไหล แรงลอยตัว (คำนวณจากปริมาตรที่แทนที่เต็มเมื่อจมมิด) จะไม่มีวันเท่ากับน้ำหนัก ลูกบอลจะเร่งความเร็วลง
- F_b = ρ_fluid · V · g
- จม: mg > F_b
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
ตะกั่วจมโลหะถูกทิ้งลงน้ำและพักอยู่ก้น จมสนิท เมื่อจมสนิทแล้ว การทำให้มันหนักขึ้นเปลี่ยนระดับการจมหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ตะกั่วที่หนักกว่าจมมากกว่าด้วยซ้ำ (เกิน 100%)
- มันจมสนิทอยู่แล้ว (100%) มวลที่เพิ่มจึงจมลึกกว่านี้ไม่ได้
- ตะกั่วที่หนักกว่าจมน้อยกว่าเพราะตกเร็วกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- มวลตะกั่วจม m (kg)
สิ่งที่คุณวัด:
- น้ำหนัก mg (N)
- เศษส่วนที่จม
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ fluid-sink แล้วกดรีเซ็ต ตะกั่วจมตกผ่านน้ำลงพักที่ก้นถัง
- เปิดโพรบเศษส่วนที่จมบนตะกั่วจม
- ตั้งมวลของตะกั่วจมในแต่ละรอบ รอให้นิ่ง แล้วบันทึกเศษส่วนที่จม
สมการควบคุม
หลักการของอาร์คิมิดีส (ที่ค่าสูงสุด) — F_b = ρ·V·g
แรงลอยตัวสูงสุดที่วัตถุจะได้รับคือ ρ·g·V_full — น้ำหนักของของเหลวที่มันจะแทนที่หากจมทั้งหมด เมื่อน้ำหนักวัตถุเกินขีดนี้ มันจะจมและจมสนิทตลอดไป การเพิ่มมวลจมลึกกว่านี้ไม่ได้ เพราะมันแทนที่ปริมาตรทั้งหมดของตัวเองอยู่แล้ว
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- คำนวณปริมาตรเต็มของตะกั่วจมจากรัศมี (0.4 m) และแรงลอยตัวสูงสุดที่เป็นไปได้ ρ·g·V_full โดยใช้ความหนาแน่นน้ำ 1000 kg/m³ เทียบกับน้ำหนักของแต่ละรอบ
- อธิบายว่าเหตุใดเศษส่วนที่จมจึงคงอยู่ที่ 1.0 (100%) เมื่อน้ำหนักเกินแรงลอยตัวสูงสุดแล้ว ไม่ว่าตะกั่วจะหนักขึ้นอีกเพียงใด
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- แรงลอยตัวสูงสุดของตะกั่วจมนี้ราว 24.6 N — มวลใด ๆ ต่ำกว่าราว 2.5 kg จะลอยแทน เทียบกับการทดลอง fluid-float อะไรกำหนดว่าวัตถุจะลอยหรือจม
- น้ำทะเลหนาแน่นกว่าน้ำจืด ตะกั่วจมที่จมสนิทในน้ำจืดจำเป็นต้องจมสนิทในน้ำทะเลด้วยหรือไม่ อธิบายด้วยสูตรแรงลอยตัว
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- ยินดีต้อนรับสู่ การจมของไหล
- เลือกลูกบอลจม
- กดเล่น
- กำลังจม
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ