Содержание
«Оазис морей» - это крупнейший в мире круизный лайнер, масса которого составляет 100 000 тонн, но он плавает. Разработчики кораблей используют принцип Архимеда, который гласит, что для того, чтобы лодка могла плавать, она должна вытеснять на равный объем воды больше, чем ее собственный вес. Эта сложная концепция стала более доступной для студентов благодаря использованию интересных демонстраций и экспериментов, подобных описанным ниже.
Как все начиналось
В древней Греции король Иеро II поручил изготовить местную корону местному ювелиру. Он сомневался, что это было чистое золото, поэтому он дал философу-ученому Архимеду задачу выяснить. Архимед вошел в теплую ванну и увидел, как вода пролилась сбоку, когда он утонул в ванне и понял, что вытесненная вода равна объему его тела. «Эврика!» - воскликнул он, когда решил, что может использовать эту технику смещения для расчета объема и плотности короны. Его тест показал, что плотность коронок была меньше золота, поэтому корона была не из чистого золота.
Мяч против корпуса
Когда спрошено, почему алюминиевый цилиндр тонет, студент может неправильно ответить: «Потому что он весит больше». Дайте студентам два куска алюминиевой фольги размером 5 на 5 дюймов. Найдите массу обоих. Попросите студентов нарезать один квадрат фольги в плотный шарик, бросить его в воду и понаблюдать за его падением. Экспериментируйте со вторым квадратом, пока не найдете способ сделать алюминиевый поплавок. Когда алюминий имеет форму лодки, он будет плавать, потому что объем значительно увеличился, а масса осталась прежней. Корпус лодки заполнен воздухом, увеличивая объем без добавления значительного веса. Лодка будет плавать, если масса лодки меньше воды, которую она вытесняет. С полым корпусом лодка будет вытеснять больше воды, чем мяч.
Парящий гелиевый шар
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesСила гравитации зависит от массы объекта, который тянет его вниз через жидкость. Когда объект начинает тонуть, действует выталкивающая сила, толкающая объект вверх. Если сила гравитации больше, чем выталкивающая сила, объект утонет. Гелиевые шары плавают в воздухе, потому что масса вытесняемого ими воздуха больше массы гелия и воздушного шара. Привяжите ленту к гелиевому баллону, и он будет плавать, потому что выталкивающая сила больше силы гравитации. Увеличьте силу тяжести, увеличив вес. Привяжите крендели к ленте, увеличивая вес, пока шар не опустится. Теперь откусывайте маленькие кусочки кренделя, пока шарик не начнет медленно подниматься. Если вы можете заставить шар «парить», гравитационная сила равна выталкивающей силе.
Плавающий виноград
Используя принцип Архимеда, учащиеся могут определить, будет ли объект погружаться или плавать в разных жидкостях. Приготовьте прозрачный стакан с теплой водой. Добавьте виноград, и он утонет. Добавьте соль в стакан, и виноград начнет плавать. Помните принцип Архимеда: если объект весит больше, чем его собственный объем в жидкости, он утонет. Добавление соли в воду увеличит массу на единицу объема, пока она не станет равной или более плотной, чем виноград. В это время виноград будет плавать.