Obsah
„Oasis of the Seas“ je najväčšou výletnou loďou na svete s hmotnosťou 100 000 ton, napriek tomu pláva. Návrhári lodí využívajú zásadu Archimedes, v ktorej sa uvádza, že na to, aby mohla loď plávať, musí vytlačiť rovnaký objem vody viac, ako je jej vlastná hmotnosť. Tento komplexný koncept je pre študentov prístupnejší pomocou zaujímavých ukážok a experimentov, ako sú tie, ktoré sú opísané nižšie.
Ako to všetko začalo
V starovekom Grécku poveril kráľ Hiero II korunu, ktorú urobil miestny zlatník. Pochyboval, že to bolo z čistého zlata, a tak poveril pána filozofa Archimedesa úlohou zistiť to. Archimedes vošiel do teplého kúpeľa a videl, ako sa voda rozlievala po boku, keď klesol do vane a uvedomil si, že vytlačená voda sa rovnala objemu jeho tela. „Eureka!“ Zvolal, keď rozhodol, že túto techniku posunu môže použiť na výpočet objemu a hustoty koruny. Jeho test preukázal, že hustota korún bola menšia ako zlato, takže koruna nebola čisto zlato.
Lopta verzus trup
Na otázku, prečo sa hliníkový valec potopí, môže študent nesprávne odpovedať: „Pretože váži viac.“ Dajte študentom dva kusy hliníkovej fólie 5 palcov po 5 palcov. Nájdite hmotnosť oboch. Požiadajte študentov, aby rozdrvili jeden štvorec fólie na pevnú guľu, hodili ju do vody a pozerali sa, ako klesá. Experimentujte s druhým štvorcom, kým nenájdete spôsob, ako vyrobiť hliníkový plavák. Keď je hliník v tvare lode, vznáša sa, pretože objem sa výrazne zvýšil, zatiaľ čo hmotnosť zostala rovnaká. Trup lode je naplnený vzduchom, čím sa zväčšuje objem bez zvyšovania hmotnosti. Loď sa vznáša, ak je hmotnosť lode menšia ako voda, ktorú vytlačí. S dutým trupom bude loď vytlačiť viac vody ako guľa.
Vznášajúci sa hélium Balón
••• Obrázky Comstock / Stockbyte / GettyGravitačná sila závisí od hmotnosti predmetu, ktorý ho má vtiahnuť dole tekutinou. Keď sa objekt začne klesať, vztlak objektu sa zvýši vzostupnou silou. Ak je gravitačná sila väčšia ako vztlaková sila, objekt klesne. Balóny hélia plávajú vo vzduchu, pretože hmotnosť vzduchu, ktorý vytlačia, je väčšia ako hmotnosť hélia a balónu. Stuhu priviazajte k balónu hélia a vznáša sa, pretože vztlaková sila je väčšia ako gravitačná sila. Zvýšte gravitačnú silu zvýšením hmotnosti. Na stuhu uviazajte praclíky, ktoré zvyšujú hmotnosť, až kým sa balónik nezníži. Teraz okusujte malé kúsky praclíka, až kým balón pomaly nezačne stúpať. Ak môžete dosiahnuť, aby sa balón vznášal, gravitačná sila sa rovná vztlakovej sile.
Plávajúce hrozno
Pomocou princípu Archimedes môžu študenti určiť, či sa objekt bude potápať alebo vznášať v rôznych tekutinách. Pripravte si číre poháre s teplou vodou. Pridajte hrozno a bude klesať. Pridajte do pohára soľ a hrozno začne vznášať. Pamätajte si, že Archimedesov princíp: Ak objekt váži v tekutine viac ako jeho vlastný objem, klesne. Pridaním soli do vody sa zvyšuje hmotnosť na jednotku objemu, kým nie je rovnaká alebo hustejšia ako hrozno. V tomto okamihu hrozno vznáša.