Зміст
"Оазис морів" - це найбільший у світі круїзний корабель масою 100 000 тонн, але він плаває. Дизайнери суден використовують принцип Архімеда, який зазначає, що для того, щоб човен плавав, він повинен витіснити рівний об'єм води більше, ніж його власний вагу. Ця складна концепція стає більш доступною для студентів завдяки використанню цікавих демонстрацій та експериментів, як описано нижче.
Як все починалося
У Стародавній Греції король Ієро II замовив корону, виготовлену місцевим золотарем. Він сумнівався, що це чисте золото, тому він дав завдання філософу-вченому Архімеду. Архімед увійшов у теплу ванну і побачив, як вода пролилася на бік, коли він опустився у ванну і зрозумів, що вода, що переміщується, дорівнює об'єму його тіла. "Еврика!" - вигукнув він, коли визначив, що може використовувати цю техніку переміщення для обчислення об'єму і щільності крони. Його тест показав, що щільність коронок була меншою, ніж золота, таким чином, корона не була чистою золотом.
М'яч проти Халла
На запитання, чому тоне алюмінієвий циліндр, студент може неправильно відповісти: "Тому що він важить більше". Дайте студентам два шматки алюмінієвої фольги розміром 5 дюймів на 5 дюймів. Знайдіть масу обох. Попросіть учнів розтрощити один квадрат фольги в тугий куля, опустити його у воду і спостерігати, як він тоне. Експериментуйте з другим квадратом, поки не знайдете спосіб змусити алюмінієвий поплавок. Коли алюміній має форму човна, він буде плавати, тому що об'єм сильно збільшився, поки маса залишилася колишньою. Корпус човна наповнюється повітрям, збільшуючи об’єм без додавання значної ваги. Човен буде плавати, якщо маса човна менша за воду, яку він витісняє. З порожнистим корпусом човен буде витісняти більше води, ніж куля.
Навітряний повітряний куля
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesСила тяжіння залежить від маси предмета, щоб витягнути його через рідину. Коли об’єкт починає тонути, плавуча сила діє, щоб штовхнути об'єкт вгору. Якщо сила гравітації більша від плавучої сили, об’єкт зануриться. Балони з гелієм плавають у повітрі, оскільки маса повітря, яку вони витісняють, більша за масу гелію та повітряної кулі. Прив’яжіть стрічку до кулі гелію, і вона попливе, тому що плавуча сила більша, ніж сила тяжіння. Збільшуйте силу тяжіння за рахунок збільшення ваги. Прив’яжіть кренделі до стрічки, збільшуючи вагу, поки повітряна куля не потоне. Тепер гризти маленькі шматочки кренделі, поки повітряна куля повільно не почне підніматися. Якщо ви зможете змусити повітряну кулю «зависнути», гравітаційна сила дорівнює плаваючій силі.
Плаваючий виноград
Користуючись головним архімедом, учні можуть визначити, чи буде предмет тонути чи плавати в різних рідинах. Приготуйте прозорий стакан з теплою водою. Додайте виноград і він затопить. Додайте в склянку сіль і виноград почне плавати. Пам’ятайте головного архімеда: Якщо об’єкт важить більше, ніж його власний об'єм у рідині, він зануриться. Додавання солі у воду збільшить масу на одиницю об'єму до тих пір, поки вона не буде рівною або щільнішою, ніж виноград. В цей час виноград попливе.