“Oasis of the Seas” on maailma suurim kruiisilaev massiga 100 000 tonni, kuid siiski hõljub. Laevade disainerid kasutavad Archimedese põhimõtet, mis ütleb, et paadi ujumiseks peab see välja tõrjuma võrdse veemahu rohkem kui tema enda kaal. Selle keerulise kontseptsiooni muudavad õpilased kättesaadavamaks huvitavate demonstratsioonide ja eksperimentide abil, nagu allpool kirjeldatud.
Kuidas see kõik algas
Vana-Kreekas tellis kuningas Hiero II krooni, mille valmistas kohalik kullassepp. Ta kahtles, kas see on puhas kuld, nii et ta andis filosoof-teadlasele Archimedesele ülesande see teada saada. Archimedes astus sooja vanni ja nägi, et vesi vajus üle külje, kui ta vaati vajus ja mõistis, et nihutatud vesi oli võrdne tema keha mahuga.
"Eureka!" hüüdis ta, kui otsustas, et saab selle nihketehnika abil võra mahu ja tiheduse arvutamiseks kasutada. Tema test tõestas, et krooni tihedus oli väiksem kui kuld, seega polnud kroon puhas kuld.
Pall versus kere
Küsimusele, miks alumiiniumist silinder vajub, võib õpilane valesti vastata: "Sest see kaalub rohkem."
Kingi õpilastele kaks tükki 5-tollist-5-tollist alumiiniumfooliumi. Leidke mõlema mass. Paluge õpilastel purustada üks ruut fooliumist tihedaks palliks, visata see vette ja vaadata, kuidas see vajub. Katsetage teise ruuduga, kuni leiate viisi, kuidas alumiinium hõljuma panna.
Kui alumiinium on paadi kujuline, siis see hõljub maht on oluliselt suurenenud, samas kui mass on jäänud samaks. Paadi kere täidetakse õhuga, suurendades mahtu märkimisväärset kaalu lisamata. Paat ujub, kui paadi mass on väiksem kui vesi, mille see välja tõrjub. Õõnes kere korral tõrjub paat rohkem vett kui pall.
Heeliumi õhupalli hõljumine
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Raskusjõud sõltub eseme massist, et see läbi vedeliku alla tõmmata. Kui objekt hakkab vajuma, mõjub ujuv jõud objekti ülespoole surumiseks. Kui gravitatsioonijõud on suurem kui ujuv jõud, vajub objekt ära. Heeliumi õhupallid hõljuvad õhus, sest nende tõrjutava õhu mass on suurem kui heeliumi ja õhupalli mass.
Siduge lint heeliumõhupalli külge ja see hõljub, kuna ujuv jõud on suurem kui gravitatsioonijõud. Suurendage raskusjõudu kaalu suurendamise teel. Seo kringlid lindile, suurendades kaalu, kuni õhupall vajub. Nipige nüüd kringli väikseid tükke, kuni õhupall hakkab aeglaselt tõusma. Kui saate õhupalli hõljuma, on gravitatsioonijõud võrdne ujuva jõuga.
Archimedese katsed
Archimedese põhimõtet kasutades saavad õpilased kindlaks teha, kas objekt vajub või hõljub erinevates vedelikes.
Valmistage läbipaistev klaas sooja veega. Lisa viinamari ja see vajub ära. Lisage klaasi soola ja viinamari hakkab hõljuma. Pidage meeles Archimedese põhimõtet: kui objekt kaalub vedelikus rohkem kui tema enda maht, siis ta vajub. Soola lisamine vette suurendab massiühiku massi seni, kuni see on viinamarjast võrdne või tihedam. Sel ajal viinamari ujub.
Võite ka kutsuda õpilasi välja mõtlema nutikaid ideid kummalise kujuga objektide kohta, mis võivad hõljuda või mitte, ja kirjeldada, kuidas neid saaks kasutada.
