Akışkanlar
Batma veya yüzme
Yoğun topun batmasını izleyin — ağırlığı kaldırma kuvvetini aşar.
Batma veya yüzme — etkileşimli Akışkanlar simülasyonu. Yoğun topun batmasını izleyin — ağırlığı kaldırma kuvvetini aşar. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Negatif kaldırma
Yoğun bir cisim, ağırlığı akışkanın sağlayabileceği en büyük kaldırma kuvvetini aştığında batar.
Cismin ortalama yoğunluğu akışkandan büyükse, kaldırma kuvveti (tam batmış hacme göre) ağırlığa ulaşamaz. Top aşağı doğru hızlanır.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Batar: mg > F_b
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Metal bir platin suya düşürülür ve tamamen suya batmış halde tabanda durur. Tamamen suya battığında, onu daha ağır hale getirmek, ne kadar suya battığını değiştirir mi?
Tartılacak tahminler
- Daha ağır bir platin daha da fazla batar (%100'nin üzerinde).
- Zaten tamamen suya batmış durumda (100 %), dolayısıyla daha fazla kütle onu daha fazla suya batıramaz.
- Daha ağır bir platin daha hızlı düştüğü için daha az batar.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Platin kütlesi m (kg)
Ölçtüğünüz şey:
- Ağırlık mg (N)
- Batık kısım
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- fluid-sink ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Platin suyun içinden düşer ve tank zemininde durur.
- Platin üzerindeki batık kesir probunu etkinleştirin.
- Her deneme için platin kütlesini ayarlayın, yerleşmesine izin verin ve batık kısmını kaydedin.
Yönetim denklemi
Arşimed Prensibi (maksimum) — F_b = ρ·V·g
Bir nesnenin alabileceği en büyük kaldırma kuvveti ρ·g·V_full'dur; yani tamamen suya batırıldığında yer değiştireceği sıvının ağırlığı. Bir nesnenin ağırlığı bu sınırı aştığında batar ve tamamen su altında kalır; daha fazla kütle eklemek onu daha fazla batıramaz çünkü zaten tüm hacminin yerini değiştirmiştir.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Batırıcının tam hacmini yarıçapından ( 0.4 m) ve su yoğunluğunu kullanarak mümkün olan maksimum kaldırma kuvveti ρ·g·V_full hesaplayın 1000 kg/m³. Bunu her denemenin ağırlığıyla karşılaştırın.
- Ağırlık maksimum kaldırma kuvvetini aştığında, platin ne kadar ağırlaşırsa ağırlaşsın, batık fraksiyonun neden 1,0 (%100) sınırında kaldığını açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Bu platin maksimum kaldırma kuvveti yaklaşık 24,6 N'dur; bunun yerine yaklaşık 2,5 kg'ın altındaki herhangi bir kütle yüzer. Bunu sıvı şamandıra deneyiyle karşılaştırın: Bir nesnenin yüzdüğünü veya battığını ne belirler?
- Deniz suyu tatlı sudan daha yoğundur. Tamamen tatlı suya batan bir platin mutlaka tamamen deniz suyuna mı batar? Kaldırma kuvveti formülünü kullanarak açıklayınız.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Akışkanda batmaya hoş geldiniz
- Batan topu seçin
- Oynat'a basın
- Aşağı batma
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.