Leuke Archimedes Principe-experimenten

"Oasis of the Seas" is 's werelds grootste cruiseschip met een massa van 100.000 ton, maar het drijft. Scheepsontwerpers gebruiken het principe van Archimedes, dat stelt dat een boot, om te kunnen drijven, een gelijk volume water meer moet verplaatsen dan zijn eigen gewicht. Dit complexe concept wordt toegankelijker gemaakt voor studenten door het gebruik van interessante demonstraties en experimenten zoals hieronder beschreven.

In het oude Griekenland liet koning Hiero II een kroon maken door een plaatselijke goudsmid. Hij betwijfelde of het puur goud was, dus gaf hij filosoof-wetenschapper Archimedes de taak om erachter te komen. Archimedes stapte in een warm bad en zag water over de rand stromen terwijl hij in het bad zonk en besefte dat het verplaatste water gelijk was aan het volume van zijn lichaam.

“Eureka!” riep hij uit toen hij vaststelde dat hij deze verplaatsingstechniek kon gebruiken om het volume en de dichtheid van de kroon te berekenen. Zijn test bewees dat de dichtheid van de kroon minder was dan goud, dus de kroon was niet puur goud.

Op de vraag waarom een ​​aluminium cilinder zinkt, kan een leerling ten onrechte antwoorden: "Omdat hij meer weegt."

Geef de leerlingen twee stukken aluminiumfolie van 5 bij 5 inch. Vind de massa van beide. Vraag de leerlingen om een ​​vierkant stuk folie tot een strakke bal te knarsen, het in het water te laten vallen en het te laten zinken. Experimenteer met het tweede vierkant totdat je een manier vindt om het aluminium te laten zweven.

Wanneer het aluminium de vorm van een boot heeft, zal het drijven omdat het volume is enorm toegenomen terwijl de massa hetzelfde is gebleven. De romp van de boot is gevuld met lucht, waardoor het volume toeneemt zonder noemenswaardig gewicht toe te voegen. De boot zal drijven als de massa van de boot kleiner is dan het water dat het verplaatst. Bij een holle romp zal de boot meer water verplaatsen dan de bal.

•••Comstock/Stockbyte/Getty Images

De zwaartekracht hangt af van de massa van het object om het door een vloeistof naar beneden te trekken. Als het object begint te zinken, wordt er een opwaartse kracht uitgeoefend om het object omhoog te duwen. Als de zwaartekracht groter is dan de opwaartse kracht, zal het object zinken. Heliumballonnen zweven in de lucht omdat: de massa van de lucht die ze verplaatsen is groter dan de massa van het helium en de ballon.

Bind een lint aan een heliumballon en hij zal drijven omdat de opwaartse kracht groter is dan de zwaartekracht. Verhoog de zwaartekracht door het gewicht te verhogen. Bind pretzels aan het lint en verhoog het gewicht totdat de ballon zinkt. Knabbel nu aan kleine stukjes van de pretzel totdat de ballon langzaam begint te stijgen. Als je de ballon kunt laten "zweven", is de zwaartekracht gelijk aan de opwaartse kracht.

Met behulp van het principe van Archimedes kunnen leerlingen bepalen of een object in verschillende vloeistoffen zal zinken of drijven.

Zet een helder glas klaar met warm water. Voeg een druif toe en hij zal zinken. Voeg zout toe aan het glas en de druif begint te drijven. Denk aan het principe van Archimedes: als een object meer weegt dan zijn eigen volume in vloeistof, zal het zinken. Door zout aan het water toe te voegen, zal de massa per volume-eenheid toenemen totdat deze gelijk is aan of dichter is dan de druif. Op dit moment zal de druif drijven.

Je kunt leerlingen ook uitnodigen om slimme ideeën te bedenken over vreemd gevormde voorwerpen die wel of niet kunnen drijven, en beschrijven hoe ze kunnen worden gebruikt.