"Oasis of the Seas" yra didžiausias pasaulyje kruizinis laivas, kurio masė siekia 100 000 tonų, tačiau jis plaukia. Laivų dizaineriai naudojasi Archimedo principu, kuris teigia, kad tam, kad valtis galėtų plūduriuoti, ji turi išstumti vienodą vandens kiekį už savo svorį. Ši sudėtinga koncepcija studentams tampa prieinamesnė naudojant įdomias demonstracijas ir eksperimentus, panašius į toliau aprašytus.
Kaip viskas prasidėjo
Senovės Graikijoje karalius Hiero II pavedė karūną pagaminti vietiniam auksakaliui. Jis abejojo, ar tai grynas auksas, todėl davė filosofui mokslininkui Archimedui užduotį tai išsiaiškinti. Archimedas įžengė į šiltą vonią ir pamatė, kaip vanduo pasklido per šoną, kai jis nugrimzdo į vonią ir suprato, kad išstumtas vanduo yra lygus jo kūno tūriui.
„Eureka!“ - sušuko jis, nusprendęs, kad gali naudoti šią poslinkio techniką karūnos tūriui ir tankiui apskaičiuoti. Jo bandymas parodė, kad karūnos tankis buvo mažesnis nei aukso, taigi karūna nebuvo grynas auksas.
Kamuolys prieš korpusą
Paklaustas, kodėl aliuminio cilindras skęsta, studentas gali neteisingai atsakyti: „Nes jis sveria daugiau“.
Padovanokite studentams dvi 5 colių 5 colių aliuminio folijos dalis. Raskite abiejų masę. Paprašykite studentų sukramtyti vieną kvadrato foliją į tvirtą kamuolį, numesti į vandenį ir stebėti, kaip jis skęsta. Eksperimentuokite su antruoju kvadratu, kol rasite būdą, kaip padaryti aliuminį plūduriuojantį.
Kai aliuminis bus panašus į valtį, jis plauks, nes tūris labai padidėjo, o masė išliko tokia pati. Laivo korpusas užpildytas oru, padidinant tūrį, nepridėjus reikšmingo svorio. Valtis plauks, jei valties masė bus mažesnė už išstumiamą vandenį. Tuščiaviduriu korpusu valtis išstums daugiau vandens nei rutulys.
Pakibęs helio balionas
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Sunkio jėga priklauso nuo objekto masės, kuri jį ištraukia žemyn per skystį. Kai objektas pradeda skęsti, plūduriuojanti jėga veikia daiktą aukštyn. Jei gravitacijos jėga yra didesnė už plūduriuojančią jėgą, objektas nuskęs. Helio balionai sklando ore, nes jų išstumiamo oro masė yra didesnė už helio ir baliono masę.
Pririškite juostelę prie helio baliono ir jis plauks, nes plūduriuojanti jėga yra didesnė už gravitacinę jėgą. Padidinkite svorio jėgą padidindami svorį. Kaklaraiščius pririškite prie juostos, padidindami svorį, kol balionas nuskęs. Dabar graužkite mažus perliuko gabalėlius, kol balionas lėtai pradės kilti. Jei galite priversti balioną „pakibti“, gravitacijos jėga yra lygi plūduriuojančiai jėgai.
Archimedo eksperimentai
Naudodamiesi Archimedo principu, mokiniai gali nustatyti, ar daiktas skęs, ar plūduriuos skirtinguose skysčiuose.
Paruoškite skaidrią stiklinę šiltu vandeniu. Pridėkite vynuogę ir ji nuskęs. Į stiklinę įpilkite druskos, o vynuogės pradeda plaukti. Prisiminkite Archimedo principą: jei objektas skystyje sveria daugiau nei jo paties tūris, jis paskęs. Į vandenį įpylus druskos, tūrio vieneto masė padidės, kol ji bus lygi ar tankesnė už vynuoges. Šiuo metu vynuogės plauks.
Taip pat galite pakviesti mokinius pateikti sumanių idėjų apie keistos formos daiktus, kurie gali ir neplaukti, ir aprašyti, kaip juos būtų galima panaudoti.