"Oasis of the Seas" je največja križarka na svetu z maso 100.000 ton, vendar pluje. Oblikovalci ladij uporabljajo Arhimedov princip, ki določa, da mora čoln, da pluje, izpodriniti enako količino vode, večjo od lastne teže. Ta zapleten koncept je študentom na voljo z uporabo zanimivih predstavitev in poskusov, kot so opisani spodaj.
Kako se je vse začelo
V starodavni Grčiji je kralj Hiero II naročil krono, ki jo je izdelal lokalni zlatar. Dvomil je, da gre za čisto zlato, zato je filozof-znanstveniku Arhimedu dal nalogo, da to ugotovi. Arhimed je stopil v toplo kopel in videl, da se je voda razlila po strani, ko se je pogreznil v kad in ugotovil, da je iztisnjena voda enaka prostornini njegovega telesa.
"Eureka!" je vzkliknil, ko je ugotovil, da lahko s to tehniko premika izračuna izračun prostornine in gostote krošnje. Njegov test je dokazal, da je gostota krone manjša od zlata, zato krona ni bila čisto zlato.
Žoga proti trupu
Na vprašanje, zakaj aluminijasti valj tone, lahko študent napačno odgovori: "Ker tehta več."
Učencem podarite dva kosa aluminijaste folije velikosti 5 x 5 palcev. Poiščite maso obeh. Učence prosite, naj en kvadrat folije zdrobijo v tesno kroglico, jo spustijo v vodo in opazujejo, kako tone. Eksperimentirajte z drugim kvadratom, dokler ne najdete načina, kako aluminij plavati.
Ko je aluminij oblikovan kot čoln, bo plaval, ker prostornina se je močno povečala, masa pa je ostala enaka. Trup čolna je napolnjen z zrakom, povečuje prostornino brez večje teže. Čoln bo plaval, če je masa čolna manjša od vode, ki jo izpodriva. Z votlim trupom bo čoln izrinil več vode kot žoga.
Lebdeči helijev balon
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images
Sila gravitacije je odvisna od mase predmeta, ki ga potegne navzdol skozi tekočino. Ko se objekt začne pogrezati, vzpenjajoča sila deluje, da ga potisne navzgor. Če je gravitacijska sila večja od vzgonske sile, bo objekt potonil. Helijevi baloni plavajo v zraku, ker masa zraka, ki ga izpodrivajo, je večja od mase helija in balona.
Na helijev balon privežite trak in lebdil bo, ker je vzgonska sila večja od gravitacijske sile. Povečajte silo teže s povečanjem teže. Na trak privežite preste, s čimer povečate težo, dokler balon ne potone. Zdaj grizite majhne koščke preste, dokler se balon počasi ne začne dvigovati. Če lahko balon lebdi, je gravitacijska sila enaka vzgonski sili.
Arhimedovi poskusi
Učenci lahko po Arhimedesovem principu ugotovijo, ali bo kakšen predmet potonil ali plaval v različnih tekočinah.
Pripravite prozoren kozarec s toplo vodo. Dodajte grozdje in bo potonilo. Kozarec dodajte sol in grozdje začne plavati. Ne pozabite na Arhimedovo načelo: če je predmet v tekočini večji od lastne prostornine, bo potonil. Dodajanje soli v vodo bo povečevalo maso na enoto prostornine, dokler ni enaka ali bolj gosta kot grozdje. V tem času bo grozdje plavalo.
Učence lahko povabite tudi na pametne ideje o nenavadno oblikovanih predmetih, ki lahko plavajo ali ne, in opišejo, kako bi jih lahko uporabili.