"Oasis of the Seas" er verdens største cruiseskip med en masse på 100.000 tonn, men likevel flyter det. Skipsdesignere bruker Archimedes 'prinsipp, som sier at for at en båt skal kunne flyte må den forskyve et like volum vann mer enn sin egen vekt. Dette komplekse konseptet blir gjort mer tilgjengelig for studenter ved bruk av interessante demonstrasjoner og eksperimenter som de som er beskrevet nedenfor.
Hvordan det hele startet
I det gamle Hellas bestilte kong Hiero II en krone som skulle lages av en lokal gullsmed. Han tvilte på at det var rent gull, så han ga filosof-vitenskapsmannen Archimedes i oppgave å finne ut av det. Archimedes gikk inn i et varmt bad og så vann søle ut over siden da han sank ned i karet og innså at det fordrevne vannet var lik kroppens volum.
“Eureka!” utbrøt han da han bestemte seg for at han kunne bruke denne teknikken til forskyvning for å beregne volumet og tettheten til kronen. Testen hans viste at kroneens tetthet var mindre enn gull, og dermed var ikke kronen rent gull.
Ball Versus Hull
På spørsmål om hvorfor en aluminiumsylinder synker, kan en student svare feil: "Fordi den veier mer."
Gi elevene to stykker 5-tommers-for-5-tommers aluminiumsfolie. Finn massen til begge deler. Be elevene knuse en firkant folie i en tett ball, slippe den i vannet og se den synke. Eksperimenter med den andre firkanten til du finner en måte å få aluminiumet til å flyte.
Når aluminiumet er formet som en båt, vil det flyte fordi volumet har økt kraftig mens massen har vært den samme. Skroget på båten er fylt med luft, og øker volumet uten å legge til betydelig vekt. Båten vil flyte hvis massen på båten er mindre enn vannet den fortrenger. Med et hul skrog vil båten fortrenge mer vann enn ballen.
Svevende Heliumballong
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Tyngdekraften avhenger av gjenstandens masse for å trekke den ned gjennom en væske. Når objektet begynner å synke, virker en kraftig kraft for å skyve objektet opp. Hvis tyngdekraften er større enn flytende kraft, vil objektet synke. Heliumballonger flyter i luften fordi luftmassen de fortrenger er større enn massen av helium og ballong.
Fest et bånd til en heliumballong, og det vil flyte fordi den kraftige kraften er større enn gravitasjonskraften. Øk tyngdekraften ved å øke vekten. Knytt kringler til båndet, og øk vekten til ballongen synker. Nå knabber du små biter av kringlen til ballongen sakte begynner å heve seg. Hvis du kan få ballongen til å "sveve", er gravitasjonskraften lik den flytende kraften.
Archimedes eksperimenter
Ved hjelp av Archimedes ’prinsipp kan studentene bestemme om et objekt vil synke eller flyte i forskjellige væsker.
Forbered et klart glass med varmt vann. Legg til en drue og den vil synke. Tilsett salt i glasset, og druen begynner å flyte. Husk Archimedes 'prinsipp: Hvis et objekt veier mer enn sitt eget volum i væske, vil det synke. Tilsetning av salt til vannet vil øke massen per volumsenhet til den er lik eller mer tett enn druen. På denne tiden vil druen flyte.
Du kan også invitere elevene til å komme med smarte ideer om merkelig formede gjenstander som kan flyte eller ikke, og beskrive hvordan de kan brukes.