下沉物体：重量与最大浮力
1·预测
将金属沉降片放入水中并完全浸没在底部。一旦它完全浸没，让它变重会改变它的浸没程度吗？
- 较重的沉降片淹没得更多（超过 100%）。
- 它已经完全淹没（100%），因此更多的质量无法进一步淹没它。
- 较重的沉降片浸没得越少，因为它下落得越快。
2·设置
- 打开「下沉物体：重量与最大浮力（fluid-sink）」预设并按重置。沉降片落入水中并停留在水箱地板上。
- 启用沉子的浸没比例探针。
- 设置每次试验的沉降片质量，使其沉降，并记录其浸没分数。
3·收集数据
| 沉降片质量 m (kg) | 重量 毫克 (N) | 浸没部分 |
|---|---|---|
| 3.00 | ||
| 4.00 | ||
| 5.00 |
针对三次试验，绘制浸没比例（y轴）相对重量（x轴）的关系图。
4·分析
- 根据沉子的半径（0.4 m），使用水的密度1000 kg/m³计算其完整体积，并求出可能的最大浮力ρ·g·V_full。将其与每次试验的重量比较。
- 解释为什么一旦重量超过最大浮力，无论沉降片重多少，浸没分数都会保持在 1.0 (100%)。
5·扩展
- 该沉降片的最大浮力约为 24.6 N，任何重量低于 2.5 公斤的物体都会漂浮。将此与 fluid-float 实验进行比较：什么决定物体是漂浮还是下沉？
- 海水比淡水密度更大。一个在淡水中完全沉没的沉子，在海水中是否一定也会完全沉没？请用浮力公式解释。
这个实验背后的物理原理
阿基米德原理（最大）
物体所能承受的最大浮力是 ρ·g·V_full——如果完全浸入水中，物体所排开的液体的重量。一旦物体的重量超过这个上限，它就会下沉并完全淹没在水中；增加更多的质量不能进一步淹没它，因为它已经取代了它的整个体积。