არქიმედეს სახალისო პრინციპების ექსპერიმენტები

"Oasis of Seas" არის მსოფლიოში ყველაზე დიდი საკრუიზო გემი, რომლის მასა 100,000 ტონაა, მაგრამ ის მცურავია. გემების დიზაინერები იყენებენ არქიმედეს პრინციპს, სადაც ნათქვამია, რომ იმისათვის, რომ ნავი გაცურდეს, მან უნდა გადააგდოს თანაბარი წყლის წონა, ვიდრე საკუთარი წონა. ეს რთული კონცეფცია უფრო ხელმისაწვდომი ხდება სტუდენტებისთვის საინტერესო დემონსტრაციებისა და ექსპერიმენტების გამოყენებით, როგორიცაა ქვემოთ აღწერილი.

ძველ საბერძნეთში მეფე ჰიერო II- მ დაავალა გვირგვინის გაკეთებას ადგილობრივი ოქრომჭედლის მიერ. მას ეჭვი ეპარებოდა, რომ ეს იყო სუფთა ოქრო, ამიტომ მან ფილოსოფოს-მეცნიერს არქიმედეს დაავალა გაერკვია. არქიმედე თბილ აბაზანაში შეაბიჯა და დაინახა, რომ წყალი ტუბსაში ჩაეშვა გვერდზე და დაინახა, რომ გადაადგილებული წყალი მისი სხეულის მოცულობის ტოლია.

"ევრეკა!" მან წამოიძახა როდესაც მან დაადგინა, რომ მას შეეძლო გადაადგილების ამ ტექნიკის გამოყენება გვირგვინის მოცულობისა და სიმკვრივის გამოსათვლელად. მისმა ტესტმა დაადასტურა, რომ გვირგვინის სიმკვრივე ნაკლები იყო ოქროზე, ამიტომ გვირგვინი არ იყო სუფთა ოქრო.

კითხვაზე, თუ რატომ იძირება ალუმინის ცილინდრი, მოსწავლემ შეიძლება არასწორად უპასუხოს: ”იმიტომ რომ მას უფრო მეტი წონა აქვს”.

აჩუქეთ სტუდენტებს ორი ცალი 5 დიუმიანი 5 დიუმიანი ალუმინის ფოლგა. იპოვნეთ ორივეს მასა. სთხოვეთ სტუდენტებს, კრატის ერთი კვადრატი დაჭყლიტონ მჭიდრო ბურთულაში, ჩააგდონ წყალში და უყურონ მის ჩაძირვას. ექსპერიმენტი ჩაატარეთ მეორე კვადრატით მანამ, სანამ არ იპოვნით ალუმინის ათწილადის გზას.

როდესაც ალუმინის ნავს წააგავს, ის მოძრაობს, რადგან მოცულობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა, ხოლო მასა იგივე დარჩა. ნავის კორპუსი ივსება ჰაერით, ზრდის მოცულობას მნიშვნელოვანი წონის დამატების გარეშე. ნავი მცურავს, თუკი ნავის მასა ნაკლებია ვიდრე ის გადაადგილებულ წყალზე. ღრუ კორპუსით ნავი უფრო მეტ წყალს გადააადგილებს, ვიდრე ბურთი.

•••Comstock / Stockbyte / Getty Images

სიმძიმის ძალა დამოკიდებულია ობიექტის მასაზე, რომ იგი სითხის საშუალებით ჩამოიყვანოს. მას შემდეგ, რაც ობიექტი იძირება, გამაძლიერებელი ძალა მოქმედებს ობიექტის ზემოთ. თუ გრავიტაციული ძალა აღემატება გამაძლიერებელ ძალას, ობიექტი ჩაიძირება. ჰელიუმის ბუშტები ჰაერში ცურავს იმიტომ მათ გადაადგილებული ჰაერის მასა მეტია ვიდრე ჰელიუმისა და ბუშტის მასა.

დააკავშირეთ ლენტი ჰელიუმის ბუშტზე და ის მოძრაობს, რადგან გამაძლიერებელი ძალა მეტია გრავიტაციულ ძალაზე. სიმძიმის ძალის გაზრდა წონის გაზრდით. ჰალსტუხი pretzels to ლენტი, გაზრდის წონა სანამ ბურთით ჩაიძიროს. ახლა გაანადგურეთ pretzel- ის პატარა ნაჭრები, სანამ ბურთით ნელა დაიწყებს აწევას. თუ თქვენ შეგიძლიათ აიღოთ ბუშტი "მიჯნავს", გრავიტაციული ძალა უდრის გამაძლიერებელ ძალას.

არქიმედეს პრინციპის გამოყენებით, სტუდენტებს შეუძლიათ დაადგინონ, ჩაიძიროს თუ არა ობიექტი სხვადასხვა სითხეებში.

მოამზადეთ სუფთა ჭიქა თბილი წყლით. დაამატეთ ყურძენი და ის ჩაიძირება. ჭიქას მარილი დაუმატეთ და ყურძენი იწყებს ცურვას. გაიხსენეთ არქიმედეს პრინციპი: თუ ობიექტი სითხეში იწონის საკუთარ მოცულობაზე მეტს, ის ჩაიძირება. წყალში მარილის დამატება გაზრდის მასას ერთ მოცულობაში, სანამ იგი ყურძნის ტოლი ან უფრო მკვრივი იქნება. ამ დროს ყურძენი ცურავს.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ მოიწვიოთ სტუდენტები, გამოვიდნენ ჭკვიანური იდეებით უცნაური ფორმის საგნების შესახებ, რომლებიც შეიძლება მცურავი იყოს ან არ იყოს, და აღწერონ, თუ როგორ შეიძლება მათი გამოყენება.