Плавучість: чи змінює маса плавучого тіла, наскільки глибоко воно сидить?
1 · Прогноз
Корок плаває у воді. Якщо взяти важчий корок того самого розміру, як зміниться виштовхувальна сила, що його тримає?
- Виштовхувальна сила зростає, щоб відповідати більшій вазі.
- Виштовхувальна сила та сама, яка б не була маса.
- Виштовхувальна сила зменшується, бо корок сидить нижче.
2 · Установка
- Відкрийте пресет «Плавання у воді» та натисніть «Скинути». Корок плаває на поверхні води.
- Увімкніть датчик виштовхувальної сили на корку.
- Задайте масу корка для кожного заміру, дайте йому влаштуватися в рівновазі та запишіть частку занурення й показ виштовхувальної сили.
3 · Збір даних
| Маса корка m (kg) | Частка занурення | Виштовхувальна сила F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Побудуйте графік виштовхувальної сили F_b (вісь y) проти маси m (вісь x) для трьох замірів. Яку форму має лінія?
4 · Аналіз
- Для кожного заміру обчисліть m·g з g = 9.8 м/с² та порівняйте з показом виштовхувальної сили.
- Поясніть, чому виштовхувальна сила плавучого тіла завжди дорівнює його вазі, незалежно від того, яка його частина занурена.
5 · Поглиблення
- Якщо й далі додавати корку масу, у який момент він перестане плавати й потоне? Що мало б бути справедливим про виштовхувальну силу в цій точці?
- Стальний брусок тоне, але стальний корабель плаває. Використовуючи закон Архімеда, поясніть, як форма — а не матеріал — робить це можливим.
Фізика цього експерименту
Закон Архімеда
Виштовхувальна сила на зануреному (або плавучому) тілі дорівнює вазі витісненої рідини. В рівновазі виштовхувальна сила плавучого тіла точно зрівноважує його вагу — ось чому ваші дві колонки мають збігатися.