「オアシス・オブ・ザ・シーズ」は、質量10万トンの世界最大のクルーズ船でありながら、浮かんでいます。 船の設計者は、アルキメデスの原理を利用しています。この原理では、ボートを浮かせるには、自重よりも同じ量の水を押しのける必要があります。 この複雑な概念は、以下に説明するような興味深いデモンストレーションや実験を使用することで、学生にとってよりアクセスしやすくなります。
すべての始まり
古代ギリシャでは、ヒエロン2世が、地元の金細工職人による王冠の製作を依頼しました。 彼はそれが純金であると疑ったので、彼は哲学者科学者アルキメデスにそれを見つける仕事を与えました。 アルキメデスは温かいお風呂に足を踏み入れ、浴槽に沈むと側面に水がこぼれるのを見て、押しのけられた水が彼の体の体積に等しいことに気づきました。
"ユーレカ！" 彼は、この変位技術を使用してクラウンの体積と密度を計算できると判断したとき、叫びました。 彼のテストでは、王冠の密度が金よりも低いことが証明されたため、王冠は純金ではありませんでした。
ボール対ハル
アルミシリンダーが沈む理由を尋ねられたとき、学生は「それはより重いので」と間違って答えるかもしれません。
生徒に5インチ×5インチのアルミホイルを2枚渡します。 両方の質量を見つけます。 生徒に、1マスのホイルをきついボールに砕いて水に落とし、沈むのを見てもらいます。 アルミニウムを浮かせる方法が見つかるまで、2番目の正方形を試してみてください。
アルミがボートのような形をしていると浮きます 質量は同じままで、体積は大幅に増加しました. ボートの船体は空気で満たされているため、重量を大幅に増やすことなく体積を増やすことができます。 ボートの質量が移動する水よりも小さい場合、ボートは浮きます。 船体が中空の場合、ボートはボールよりも多くの水を押しのけます。
ホバリングヘリウム気球
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重力は、流体を介してオブジェクトを引き下げるオブジェクトの質量に依存します。 物体が沈み始めると、浮力が作用して物体を押し上げます。 重力が浮力よりも大きい場合、オブジェクトは沈みます。 ヘリウム気球は空中に浮かんでいます それらが押しのける空気の質量は、ヘリウムと気球の質量よりも大きい.
リボンをヘリウム気球に結び付けると、浮力が重力よりも大きいため、リボンが浮きます。 重量を増やして重力を増やします。 プレッツェルをリボンに結び、バルーンが沈むまで重量を増やします。 風船がゆっくりと上昇し始めるまで、プレッツェルの小片をかじります。 気球を「ホバリング」させることができれば、重力は浮力に等しくなります。
アルキメデス実験
アルキメデスの原理を使用して、生徒はオブジェクトがさまざまな流体に沈むか浮くかを判断できます。
ぬるま湯で透明なガラスを用意します。 ぶどうを加えると沈みます。 ガラスに塩を加えると、ブドウが浮き始めます。 アルキメデスの原理を覚えておいてください：物体が流体中でそれ自身の体積よりも重い場合、それは沈みます。 水に塩を加えると、ブドウと同じかそれ以上の密度になるまで、単位体積あたりの質量が増加します。 この時、ブドウは浮きます。
また、生徒を招待して、浮く場合と浮かない場合がある奇妙な形のオブジェクトについての巧妙なアイデアを考え出し、それらの使用方法を説明することもできます。