„Oasis of the Seas” este cea mai mare navă de croazieră din lume cu o masă de 100.000 de tone, dar pluteste. Proiectanții de nave utilizează principiul lui Arhimede, care afirmă că, pentru ca o barcă să plutească, trebuie să deplaseze un volum egal de apă mai mult decât propria greutate. Acest concept complex este făcut mai accesibil studenților prin utilizarea demonstrațiilor și experimentelor interesante, precum cele descrise mai jos.
Cum a început totul
În Grecia antică, regele Hiero II a comandat o coroană pentru a fi făcută de un aurar local. Se îndoia că era aur pur, așa că i-a dat filosofului-om de știință Arhimede sarcina de a afla. Arhimede a pășit într-o baie caldă și a văzut apa revărsându-se în lateral, în timp ce se scufunda în cadă și și-a dat seama că apa deplasată era egală cu volumul corpului său.
„Eureka!” a exclamat când a stabilit că poate folosi această tehnică de deplasare pentru a calcula volumul și densitatea coroanei. Testul său a dovedit că densitatea coroanei era mai mică decât aurul, astfel coroana nu era aur pur.
Minge Versus Hull
Când este întrebat de ce se scufundă un cilindru de aluminiu, un student poate răspunde incorect: „Pentru că cântărește mai mult”.
Oferiți elevilor două bucăți de folie de aluminiu de 5 inci cu 5 inci. Găsiți masa ambelor. Rugați elevii să scârțâie un pătrat de folie într-o minge strânsă, să o arunce în apă și să o privească cum se scufundă. Experimentați cu al doilea pătrat până găsiți o modalitate de a face plutitorul de aluminiu.
Când aluminiul are forma unei bărci, acesta va pluti deoarece volumul a crescut mult în timp ce masa a rămas aceeași. Coca bărcii este umplută cu aer, crescând volumul fără a adăuga greutate semnificativă. Barca va pluti dacă masa bărcii este mai mică decât apa pe care o deplasează. Cu o carenă goală, barca va deplasa mai multă apă decât mingea.
Balon cu heliu în plan
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Forța gravitațională depinde de masa obiectului pentru al trage în jos printr-un fluid. Pe măsură ce obiectul începe să se scufunde, forța plutitoare acționează pentru a împinge obiectul în sus. Dacă forța gravitațională este mai mare decât forța flotantă, obiectul se va scufunda. Baloanele cu heliu plutesc în aer deoarece masa aerului pe care o deplasează este mai mare decât masa heliului și a balonului.
Legați o panglică de un balon de heliu și acesta va pluti, deoarece forța flotantă este mai mare decât forța gravitațională. Creșteți forța gravitațională prin creșterea greutății. Legați covrigi de panglică, mărind greutatea până când balonul se scufundă. Acum ciugulim bucăți mici de covrig până când balonul începe să crească încet. Dacă puteți face balonul să „planeze”, forța gravitațională este egală cu forța flotantă.
Experimente Arhimede
Folosind principiul lui Arhimede, elevii pot determina dacă un obiect se va scufunda sau va pluti în diferite fluide.
Pregătiți un pahar limpede cu apă caldă. Adăugați un strugure și se va scufunda. Adăugați sare în pahar și strugurii încep să plutească. Amintiți-vă principiul lui Arhimede: dacă un obiect cântărește mai mult decât volumul său în fluid, acesta se va scufunda. Adăugarea de sare în apă va crește masa pe unitate de volum până când este egală sau mai densă decât strugurii. În acest moment, strugurii vor pluti.
De asemenea, puteți invita studenții să vină cu idei inteligente despre obiecte de formă ciudată care pot sau nu să plutească și să descrieți cum ar putea fi folosite.