„Оазисът на моретата“ е най-големият круизен кораб в света с маса 100 000 тона, но въпреки това плава. Корабните дизайнери използват принципа на Архимед, който гласи, че за да плава лодка, тя трябва да измести равен обем вода повече от собственото си тегло. Тази сложна концепция става по-достъпна за учениците чрез използването на интересни демонстрации и експерименти като описаните по-долу.
Как започна всичко
В древна Гърция крал Хиеро II поръчал да се направи корона от местен златар. Той се усъмни, че това е чисто злато, затова даде на философа-учен Архимед задачата да разбере. Архимед влезе в топла вана и видя, че водата се разлива отстрани, когато потъва във ваната и осъзнава, че изместената вода е равна на обема на тялото му.
„Еврика!“ - възкликна той, когато реши, че може да използва тази техника на изместване, за да изчисли обема и плътността на короната. Неговият тест доказа, че плътността на короната е по-малка от златото, поради което короната не е чисто злато.
Топка срещу Хъл
Когато го попитат защо алуминиев цилиндър потъва, студентът може да отговори неправилно: „Защото тежи повече.“
Дайте на учениците две парчета 5-инчов-на-5-инчов алуминиево фолио. Намерете масата и на двете. Помолете учениците да смачкат едно квадратче фолио на плътна топка, да го пуснат във водата и да гледат как потъва. Експериментирайте с втория квадрат, докато намерите начин да накарате алуминиевия плувка.
Когато алуминият е оформен като лодка, той ще плава, защото обемът се е увеличил значително, докато масата е останала същата. Корпусът на лодката е изпълнен с въздух, увеличавайки обема, без да добавя значително тегло. Лодката ще плава, ако масата на лодката е по-малка от водата, която измества. С кух корпус лодката ще измести повече вода от топката.
Висящ балон с хелий
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Силата на гравитацията зависи от масата на обекта, за да го изтегли надолу през течност. Тъй като обектът започва да потъва, плаваща сила действа, за да изтласка обекта нагоре. Ако гравитационната сила е по-голяма от плаваща сила, обектът ще потъне. Хелиевите балони плават във въздуха, защото масата на измествания от тях въздух е по-голяма от масата на хелия и балона.
Завържете лента за балон с хелий и той ще плава, защото плаващата сила е по-голяма от гравитационната сила. Увеличете силата на гравитацията, като увеличите теглото. Завържете гевреци за лентата, увеличавайки теглото, докато балонът потъне. Сега хапете малки парченца геврек, докато балонът бавно започне да се издига. Ако успеете да накарате балона да „витае“, гравитационната сила е равна на плаващата сила.
Архимедови експерименти
Използвайки принципа на Архимед, учениците могат да определят дали даден обект ще потъне или ще плава в различни течности.
Пригответе прозрачна чаша с топла вода. Добавете грозде и то ще потъне. Добавете сол към чашата и гроздето започва да плава. Запомнете принципа на Архимед: Ако даден обект тежи повече от собствения си обем в течност, той ще потъне. Добавянето на сол към водата ще увеличи масата на единица обем, докато тя е равна или по-плътна от гроздето. По това време гроздето ще плува.
Можете също така да поканите учениците да измислят умни идеи за обекти със странна форма, които могат да плават или не, и да описват как биха могли да бъдат използвани.