Yüzdürme: Yüzen Bir Nesnenin Kütlesi Ne Kadar Derin Oturduğunu Değiştirir mi?
1 · Tahmin Et
Bir mantar suda yüzer. Aynı boyutta daha ağır bir mantar kullanırsanız onu yukarıda tutan kaldırma kuvveti nasıl değişecektir?
- Kaldırma kuvveti, daha ağır ağırlığa uyacak şekilde artar.
- Kütle ne olursa olsun kaldırma kuvveti aynı kalır.
- Mantarın daha alçakta durması nedeniyle kaldırma kuvveti azalır.
2 · Kurulum
- Akışkan şamandıra ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Suyun yüzeyinde bir mantar yüzüyor.
- Mantardaki kaldırma kuvveti sondasını etkinleştirin.
- Her deneme için mantarın kütlesini ayarlayın, dengeye gelmesini bekleyin ve batık kısmı ve kaldırma kuvveti okumasını kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Mantar kütlesi m (kg) | Batık kısım | Kaldırma kuvveti F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Üç denemeniz için kaldırma kuvveti F_b'yi (y ekseni) kütle m'ye (x ekseni) karşı çizin. Çizginin şekli nedir?
4 · Analiz et
- Her deneme için g = 9.8 m/s² kullanarak m·g'yi hesaplayın ve bunu kaldırma kuvveti okumasıyla karşılaştırın.
- Yüzen bir nesnenin kaldırma kuvvetinin, ne kadarı suyun altında olursa olsun, neden her zaman ağırlığına eşit olduğunu açıklayın.
5 · Uzat
- Mantara kütle eklemeye devam ederseniz, hangi noktada yüzmeyi bırakıp batar? Bu noktada kaldırma kuvveti hakkında ne doğru olmalıdır?
- Çelik blok batar ama çelik gemi yüzer. Arşimet ilkesini kullanarak, bunu nasıl mümkün kıldığını maddi değil şeklin nasıl mümkün kıldığını açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Arşimed Prensibi
Suya batmış (veya yüzen) bir nesneye uygulanan kaldırma kuvveti, yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Dengede, yüzen bir nesnenin kaldırma kuvveti ağırlığını tam olarak dengeler; bu nedenle iki sütununuz eşleşmelidir.