Batan Nesneler: Ağırlık ve Maksimum Kaldırma Kuvveti
1 · Tahmin Et
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?
- 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.
2 · Kurulum
- 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.
3 · Veri Toplayın
| Platin kütlesi m (kg) | Ağırlık mg (N) | Batık kısım |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
Üç denemeniz için batık kısmı (y ekseni) ağırlığa (x ekseni) göre çizin.
4 · Analiz et
- 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.
5 · Uzat
- 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.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Arşimed Prensibi (maksimum)
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.