“Oasis of the Seas” ir pasaulē lielākais kruīza kuģis ar 100 000 tonnu masu, tomēr tas peld. Kuģu dizaineri izmanto Arhimēda principu, kas nosaka, ka, lai laiva peldētu, tai jāizspiež vienāds ūdens tilpums vairāk nekā paša svars. Šī sarežģītā koncepcija studentiem tiek padarīta pieejamāka, izmantojot interesantas demonstrācijas un eksperimentus, piemēram, tos, kas aprakstīti turpmāk.
Kā viss sākās
Senajā Grieķijā karalis Hiero II pasūtīja vainagu izgatavot vietējam zeltkaļam. Viņš šaubījās, vai tas ir tīrs zelts, tāpēc uzdeva to noskaidrot filozofam-zinātniekam Arhimēdam. Arhimēds iegāja siltā vannā un redzēja, kā ūdens izlīst pāri malai, kad viņš iegrimst vannā un saprata, ka izspiestais ūdens ir vienāds ar viņa ķermeņa tilpumu.
"Eureka!" viņš iesaucās, kad noteica, ka var izmantot šo pārvietošanas paņēmienu, lai aprēķinātu vainaga tilpumu un blīvumu. Viņa pārbaude pierādīja, ka vainaga blīvums bija mazāks par zeltu, līdz ar to vainags nebija tīrs zelts.
Bumba pret korpusu
Uz jautājumu, kāpēc alumīnija cilindrs nogrimst, students var nepareizi atbildēt: "Tāpēc, ka tas sver vairāk."
Dodiet studentiem divus 5 collu - 5 collu alumīnija folijas gabalus. Atrodiet abu masu. Palūdziet studentiem saspiest vienu kvadrātveida foliju stingrā lodē, nometiet to ūdenī un vērojiet, kā tā grimst. Eksperimentējiet ar otro kvadrātu, līdz atrodat veidu, kā padarīt alumīniju peldošu.
Kad alumīnijs ir kā laiva, tas peldēs, jo apjoms ir ievērojami palielinājies, kamēr masa ir palikusi nemainīga. Laivas korpuss ir piepildīts ar gaisu, palielinot tilpumu, nepievienojot ievērojamu svaru. Laiva peldēs, ja laivas masa būs mazāka par ūdeni, kuru tā izspiež. Ar dobu korpusu laiva izspiedīs vairāk ūdens nekā bumba.
Virzot hēlija balonu
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Gravitācijas spēks ir atkarīgs no objekta masas, lai to novilktu caur šķidrumu. Kad objekts sāk grimt, peldošs spēks iedarbojas, lai virzītu objektu uz augšu. Ja gravitācijas spēks ir lielāks par peldošu spēku, objekts nogrims. Hēlija baloni peld gaisā, jo to pārvietotā gaisa masa ir lielāka nekā hēlija un balona masa.
Piesieniet lenti pie hēlija balona, un tā peldēs, jo peldošais spēks ir lielāks par gravitācijas spēku. Palieliniet smaguma spēku, palielinot svaru. Piesieniet kliņģerus pie lentes, palielinot svaru, līdz balons nogrimst. Tagad grauziet mazus kliņģera gabaliņus, līdz balons lēnām sāk celties. Ja jūs varat panākt, lai balons “lidinātu”, gravitācijas spēks ir vienāds ar peldošo spēku.
Arhimēda eksperimenti
Izmantojot Arhimēda principu, studenti var noteikt, vai objekts nogrims vai peldēs dažādos šķidrumos.
Sagatavojiet caurspīdīgu glāzi ar siltu ūdeni. Pievieno vīnogu, un tā nogrims. Pievienojiet glāzei sāli, un vīnogas sāk peldēt. Atcerieties Arhimēda principu: ja objekts šķidrumā sver vairāk par paša tilpumu, tas nogrims. Sāls pievienošana ūdenim palielinās masu uz tilpuma vienību, līdz tā būs vienāda vai blīvāka par vīnogu. Šajā laikā vīnogas peldēs.
Jūs varat arī uzaicināt studentus nākt klajā ar gudrām idejām par dīvainas formas priekšmetiem, kas var peldēt vai nē, un aprakstīt, kā tos varētu izmantot.