ניסויים עקרוניים מהנים בארכימדס

"נווה מדבר של הים" היא ספינת התענוגות הגדולה בעולם עם מסה של 100,000 טון, ובכל זאת היא צפה. מעצבי ספינות משתמשים בעקרון ארכימדס, הקובע כי על מנת שסירה תצוף עליה לעקור נפח מים שווה יותר ממשקלה. מושג מורכב זה הופך לנגיש יותר לסטודנטים באמצעות הפגנות וניסויים מעניינים כמו אלה שתוארו להלן.

ביוון העתיקה הזמין המלך הירו השני כתר שיוצר על ידי צורף מקומי. הוא הטיל ספק בכך שמדובר בזהב טהור, ולכן נתן לפילוסוף-המדען ארכימדס את המשימה לברר. ארכימדס נכנס לאמבטיה חמה וראה מים נשפכים מהצד כשהוא שקע באמבטיה והבין שהמים העקורים שווים לנפח גופו.

"יוריקה!" הוא קרא כשקבע שהוא יכול להשתמש בטכניקת עקירה זו כדי לחשב את נפח הכתר. המבחן שלו הוכיח שצפיפות הכתר הייתה פחות מזהב, ולכן הכתר לא היה זהב טהור.

כשנשאל מדוע גליל אלומיניום שוקע, תלמיד עשוי לענות באופן שגוי: "מכיוון שהוא שוקל יותר."

תן לתלמידים שני חלקים מנייר אלומיניום בגודל 5 אינץ 'על 5 אינץ'. מצא את המסה של שניהם. בקש מהתלמידים לרסק ריבוע אחד של נייר כסף לכדור הדוק, להפיל אותו למים ולראות אותו שוקע. התנסו בריבוע השני עד שתמצאו דרך לגרום לאלומיניום לצוף.

כאשר האלומיניום מעוצב כמו סירה הוא יצוף כי הנפח גדל מאוד בעוד שהמסה נשארה על כנה. גוף הסירה מלא באוויר, מה שמגדיל את נפח מבלי להוסיף משקל משמעותי. הסירה תצוף אם מסת הסירה קטנה מהמים שהיא עוקרת. עם גוף חלול, הסירה תעקור יותר מים מהכדור.

•••קומסטוק / Stockbyte / Getty Images

כוח הכבידה תלוי במסת האובייקט כדי למשוך אותו דרך נוזל. כאשר האובייקט מתחיל לשקוע, כוח צף פועל לדחיפת האובייקט למעלה. אם כוח הכבידה גדול מכוח ציפה, האובייקט ישקע. בלוני הליום צפים באוויר כי מסת האוויר שהם עוקרים גדולה ממסת ההליום והבלון.

קושרים סרט לבלון הליום והוא יצוף מכיוון שהכוח הצף גדול מכוח הכבידה. הגדל את כוח הכבידה על ידי הגדלת המשקל. קושרים בייגלה לסרט ומגדילים את המשקל עד שהבלון שוקע. עכשיו נשנש חתיכות קטנות מהבייגלה עד שהבלון מתחיל לעלות לאט. אם אתה יכול לגרום לבלון "לרחף", כוח הכבידה שווה לכוח הצף.

באמצעות העיקרון של ארכימדס, התלמידים יכולים לקבוע אם אובייקט ישקע או יצוף בנוזלים שונים.

הכן כוס שקופה עם מים חמים. הוסף ענב והוא ישקע. מוסיפים מלח לכוס והענב מתחיל לצוף. זכרו את העיקרון של ארכימדס: אם אובייקט שוקל יותר מנפחו שלו בנוזל, הוא ישקע. הוספת מלח למים תגדיל את המסה ליחידת נפח עד שהיא תהיה שווה או צפופה יותר מהענב. בשלב זה הענב יצוף.

אתה יכול גם להזמין את התלמידים להמציא רעיונות חכמים על חפצים מעוצבים באופן מוזר שעשוי לצוף או לא, ולתאר כיצד ניתן להשתמש בהם.