Νόμος του Αρχιμήδη. Συνθήκες πλου

Πλωτά σώματα- η κατάσταση ισορροπίας ενός στερεού σώματος μερικώς ή πλήρως βυθισμένου σε υγρό (ή αέριο).

Το κύριο καθήκον της θεωρίας των πλωτών σωμάτων είναι να προσδιορίσει την ισορροπία ενός σώματος που είναι βυθισμένο σε ένα υγρό και να αποσαφηνίσει τις συνθήκες για τη σταθερότητα της ισορροπίας. Οι απλούστερες συνθήκες για την αιώρηση των σωμάτων υποδεικνύονται από το νόμο του Αρχιμήδη. Ας εξετάσουμε αυτές τις συνθήκες.

Όπως είναι γνωστό, όλα τα σώματα που είναι βυθισμένα σε ένα υγρό επιδρούν από τη δύναμη του Αρχιμήδη Φ Α(δύναμη ώθησης) κατευθυνόμενη κάθετα προς τα πάνω, αλλά δεν επιπλέουν όλα προς τα πάνω. Για να κατανοήσουμε γιατί ορισμένα σώματα επιπλέουν και άλλα βυθίζονται, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη μια άλλη δύναμη που ενεργεί σε όλα τα σώματα - τη βαρύτητα Ftπου κατευθύνεται κάθετα προς τα κάτω, δηλαδή απέναντι Φ Α. Εάν ένα σώμα μείνει μέσα σε ένα υγρό σε ηρεμία, θα αρχίσει να κινείται προς την κατεύθυνση προς την οποία κατευθύνεται η μεγαλύτερη δύναμη. Είναι δυνατές οι ακόλουθες περιπτώσεις:

1. αν η δύναμη του Αρχιμήδη είναι μικρότερη από τη βαρύτητα ( Φ Α< F т ), τότε το σώμα θα βυθιστεί στον πυθμένα, δηλαδή θα πνιγεί (Εικ. ΕΝΑ);
2. αν η δύναμη του Αρχιμήδη είναι μεγαλύτερη από τη βαρύτητα ( F A > F t), τότε το σώμα θα επιπλεύσει προς τα πάνω (Εικ. σι);

Εάν αυτή η δύναμη αποδειχθεί μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρύτητας που ασκεί το σώμα, τότε το σώμα θα πετάξει προς τα πάνω. Η αεροναυπηγική βασίζεται σε αυτό.

Τα αεροσκάφη που χρησιμοποιούνται στην αεροναυπηγική ονομάζονται μπαλόνια(από τα ελληνικά αερ- αέρας, κατάσταση- ορθοστασία). Τα μη ελεγχόμενα μπαλόνια ελεύθερης πτήσης με κέλυφος σε σχήμα μπάλας ονομάζονται μπαλόνια. Όχι πολύ καιρό πριν, τεράστια μπαλόνια χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη των ανώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας (στρατόσφαιρα). στρατοσφαιρικά μπαλόνια. Τα ελεγχόμενα μπαλόνια (που έχουν κινητήρα και έλικες) ονομάζονται αερόπλοια.

Το μπαλόνι όχι μόνο ανεβαίνει μόνο του, αλλά μπορεί επίσης να σηκώσει κάποιο φορτίο: την καμπίνα, τους ανθρώπους, τα όργανα. Για να προσδιορίσετε τι είδους φορτίο μπορεί να σηκώσει ένα δοχείο αέρα, πρέπει να γνωρίζετε την ανυψωτική του δύναμη. Η δύναμη ανύψωσης ενός μπαλονιού είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ της δύναμης του Αρχιμήδειου και της δύναμης της βαρύτητας που ασκεί το μπαλόνι:

F = F A - F t.

Όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του αερίου που γεμίζει ένα μπαλόνι δεδομένου όγκου, τόσο μικρότερη είναι η δύναμη της βαρύτητας που ασκείται σε αυτό και τόσο μεγαλύτερη είναι η προκύπτουσα δύναμη ανύψωσης. Τα μπαλόνια μπορούν να γεμιστούν με ήλιο, υδρογόνο ή θερμαινόμενο αέρα. Αν και το υδρογόνο έχει χαμηλότερη πυκνότητα από το ήλιο, το ήλιο εξακολουθεί να χρησιμοποιείται συχνότερα για λόγους ασφαλείας (το υδρογόνο είναι ένα εύφλεκτο αέριο).

Είναι πολύ πιο εύκολο να σηκώσετε και να κατεβάσετε ένα μπαλόνι γεμάτο με ζεστό αέρα. Για να το κάνετε αυτό, τοποθετήστε έναν καυστήρα κάτω από την τρύπα που βρίσκεται στο κάτω μέρος της μπάλας. Σας επιτρέπει να ρυθμίζετε τη θερμοκρασία του αέρα, άρα και την πυκνότητα και την ανυψωτική του δύναμη.

Μπορείτε να επιλέξετε μια θερμοκρασία μπάλας στην οποία το βάρος της μπάλας και της καμπίνας θα είναι ίσο με τη δύναμη άνωσης. Στη συνέχεια, η μπάλα θα κρέμεται στον αέρα και θα είναι εύκολο να κάνετε παρατηρήσεις από αυτήν.

Κατά την παρασκευή ενός διαλύματος αλατιού ορισμένης πυκνότητας, οι νοικοκυρές βυθίζουν ένα ωμό αυγό σε αυτό: εάν η πυκνότητα του διαλύματος είναι ανεπαρκής, το αυγό βυθίζεται, εάν είναι επαρκές, επιπλέει. Η πυκνότητα του σιροπιού ζάχαρης κατά την κονσερβοποίηση προσδιορίζεται με τον ίδιο τρόπο. από το υλικό αυτής της παραγράφου θα μάθετε πότε ένα σώμα επιπλέει σε υγρό ή αέριο, πότε επιπλέει και πότε βυθίζεται.

Τεκμηριώνουμε τις συνθήκες πλεύσης των σωμάτων

Μπορείτε πιθανώς να δώσετε πολλά παραδείγματα σωμάτων που επιπλέουν. Πλοία και βάρκες, ξύλινα παιχνίδια και μπαλόνια επιπλέουν, ψάρια, δελφίνια και άλλα πλάσματα κολυμπούν. Τι καθορίζει την ικανότητα του σώματος να κολυμπά;

Ας κάνουμε ένα πείραμα. Πάρτε ένα μικρό δοχείο με νερό και πολλές μπάλες από διαφορετικά υλικά. Θα βυθίσουμε εναλλάξ τα σώματα στο νερό και μετά θα τα απελευθερώσουμε χωρίς αρχική ταχύτητα. Περαιτέρω, ανάλογα με την πυκνότητα του σώματος, είναι δυνατό διαφορετικές παραλλαγές(βλέπε πίνακα).

Επιλογή 1. Κατάδυση. Το σώμα αρχίζει να βυθίζεται και τελικά βυθίζεται στον πυθμένα του αγγείου. Ας μάθουμε γιατί συμβαίνει αυτό. Δύο δυνάμεις δρουν στο σώμα:

Το σώμα βυθίζεται, πράγμα που σημαίνει ότι η δύναμη προς τα κάτω είναι μεγαλύτερη:

ένα σώμα βυθίζεται σε υγρό ή αέριο εάν η πυκνότητα του σώματος είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του υγρού ή του αερίου.

Επιλογή 2. Επιπλέουν μέσα στο υγρό. Το σώμα δεν βυθίζεται ούτε επιπλέει, αλλά παραμένει να επιπλέει μέσα στο υγρό.

Προσπαθήστε να αποδείξετε ότι σε αυτήν την περίπτωση η πυκνότητα του σώματος είναι ίση με την πυκνότητα του υγρού:

ένα σώμα επιπλέει μέσα σε ένα υγρό ή αέριο εάν η πυκνότητα του σώματος είναι ίση με την πυκνότητα του υγρού ή του αερίου.

Επιλογή 3. Ανάβαση. Το σώμα αρχίζει να επιπλέει και τελικά σταματά στην επιφάνεια του υγρού, μερικώς βυθισμένο στο υγρό.

Ενώ το σώμα επιπλέει προς τα πάνω, η δύναμη του Αρχιμήδειου είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη της βαρύτητας:

Η στάση ενός σώματος στην επιφάνεια ενός υγρού σημαίνει ότι η δύναμη του Αρχιμήδειου και η δύναμη της βαρύτητας ισορροπούν: ^ κλώνος = F arch.

ένα σώμα επιπλέει σε ένα υγρό ή αέριο ή επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού εάν η πυκνότητα του σώματος είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού ή του αερίου.

Παρατηρούμε την αιώρηση των σωμάτων στην άγρια ​​ζωή

Τα σώματα των κατοίκων των θαλασσών και των ποταμών περιέχουν πολύ νερό, επομένως η μέση πυκνότητά τους είναι κοντά στην πυκνότητα του νερού. Για να κινούνται ελεύθερα σε ένα υγρό, πρέπει να «ελέγχουν» τη μέση πυκνότητα του σώματός τους. Ας δώσουμε παραδείγματα.

Σε ψάρια με κύστη κολύμβησης, τέτοιος έλεγχος συμβαίνει λόγω αλλαγών στον όγκο της κύστης (Εικ. 28.1).

Το μαλάκιο nautilus (Εικ. 28.2), που ζει σε τροπικές θάλασσες, μπορεί γρήγορα να επιπλεύσει και να βυθιστεί ξανά στον πυθμένα λόγω του γεγονότος ότι μπορεί να αλλάξει τον όγκο των εσωτερικών κοιλοτήτων στο σώμα (το μαλάκιο ζει σε μια σπειροειδή συστροφή κέλυφος).

Η αράχνη του νερού, ευρέως διαδεδομένη στην Ευρώπη (Εικ. 28.3), μεταφέρει μαζί της στα βάθη ένα κέλυφος αέρα στην κοιλιά της - είναι αυτό που της δίνει ένα απόθεμα άνωσης και το βοηθά να επιστρέψει στην επιφάνεια.

Μαθαίνοντας να λύνουμε προβλήματα

Εργο. Μια χάλκινη μπάλα βάρους 445 g έχει εσωτερική κοιλότητα με όγκο 450 cm 3. Αυτή η μπάλα θα επιπλέει στο νερό;

Ανάλυση σωματικού προβλήματος. Για να απαντήσετε στο ερώτημα πώς θα συμπεριφέρεται μια μπάλα στο νερό, πρέπει να συγκρίνετε την πυκνότητα της μπάλας (σφαίρας) με την πυκνότητα

σε °dy (νερό).

Για να υπολογίσετε την πυκνότητα μιας μπάλας, πρέπει να προσδιορίσετε τον όγκο και τη μάζα της. Η μάζα του αέρα στην μπάλα είναι ασήμαντη σε σύγκριση με τη μάζα του χαλκού, άρα t της μπάλας = t χαλκού. Ο όγκος της μπάλας είναι ο όγκος του χάλκινου κελύφους Χαλκός και ο όγκος της κοιλότητας V - . Ο όγκος του χάλκινου κελύφους μπορεί να προσδιοριστεί γνωρίζοντας

μάζα και πυκνότητα χαλκού.

Μαθαίνουμε για τις πυκνότητες χαλκού και νερού από πίνακες πυκνότητας (σελ. 249).

Συνιστάται να λύσετε το πρόβλημα στις παρουσιαζόμενες μονάδες.

2. Γνωρίζοντας τον όγκο και τη μάζα της μπάλας, προσδιορίζουμε την πυκνότητά της:

Ανάλυση του αποτελέσματος: η πυκνότητα της μπάλας είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, οπότε η μπάλα θα επιπλέει στην επιφάνεια του νερού.

Απάντηση: ναι, η μπάλα θα επιπλέει στην επιφάνεια του νερού.

Ας το συνοψίσουμε

Ένα σώμα βυθίζεται σε υγρό ή αέριο εάν η πυκνότητα του σώματος είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του υγρού ή του αερίου (p t >p g) · Ένα σώμα επιπλέει μέσα σε ένα υγρό ή αέριο εάν η πυκνότητα του σώματος είναι ίση με την πυκνότητα του το υγρό ή το αέριο (t = p g). Ένα σώμα επιπλέει σε ένα υγρό ή αέριο ή επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού εάν η πυκνότητα του σώματος είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού ή του αερίου

Ερωτήσεις ελέγχου

1. Κάτω από ποιες συνθήκες θα βυθιστεί ένα σώμα σε υγρό ή αέριο; Δώσε παραδείγματα. 2. Ποια προϋπόθεση πρέπει να πληρούται για να επιπλέει ένα σώμα μέσα σε υγρό ή αέριο; Δώσε παραδείγματα. 3. Διατυπώστε την κατάσταση υπό την οποία ένα σώμα σε υγρό ή αέριο επιπλέει προς τα πάνω. Δώσε παραδείγματα. 4. Κάτω από ποιες συνθήκες θα επιπλέει ένα σώμα στην επιφάνεια ενός υγρού; 5. Γιατί και πώς αλλάζουν την πυκνότητά τους οι κάτοικοι των θαλασσών και των ποταμών;

Άσκηση Νο 28

1. Ένα ομοιόμορφο μπλοκ μολύβδου θα επιπλέει στον υδράργυρο; στο νερό? σε ηλιέλαιο;

2. Τοποθετήστε τις μπάλες που φαίνονται στο Σχ. 1, κατά σειρά αύξησης της πυκνότητας.

3. Ένα μπλοκ με μάζα 120 g και όγκο 150 cm 3 θα επιπλέει στο νερό;

4. Σύμφωνα με το Σχ. 2 Εξηγήστε πώς ένα υποβρύχιο καταδύεται και βγαίνει στην επιφάνεια.

5. Το σώμα επιπλέει σε κηροζίνη, εντελώς βυθισμένο σε αυτό. Προσδιορίστε τη μάζα του σώματος αν ο όγκος του είναι 250 cm3.

6. Τρία υγρά που δεν αναμειγνύονται χύθηκαν στο δοχείο - υδράργυρος, νερό, κηροζίνη (Εικ. 3). Στη συνέχεια, τρεις μπάλες κατεβάστηκαν στο δοχείο: χάλυβας, αφρός και δρυς.

Πώς είναι διατεταγμένα τα στρώματα των υγρών στο δοχείο; Προσδιορίστε ποια μπάλα είναι ποια. Εξηγήστε τις απαντήσεις σας.

7. Προσδιορίστε τον όγκο του τμήματος του αμφίβιου οχήματος που είναι βυθισμένο στο νερό εάν στο όχημα επιδρά αρχιμήδεια δύναμη 140 kN. Ποια είναι η μάζα του αμφίβιου οχήματος;

8. Να συνθέσετε ένα πρόβλημα αντίστροφο από το πρόβλημα που συζητήθηκε στην § 28 και να το λύσετε.

9. Καθιερώστε μια αντιστοιχία μεταξύ της πυκνότητας ενός σώματος που επιπλέει στο νερό και του τμήματος αυτού του σώματος που βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια του νερού.

Ar t = 400 kg/m 3 1 0

B r t = 600 kg/m 3 2 °D

Vrt = 900 kg/m 3 3 0, 4

G r t = 1000 kg/m 3 4 0, 6

10. Μια συσκευή για τη μέτρηση της πυκνότητας των υγρών ονομάζεται υδρόμετρο. Χρησιμοποιώντας πρόσθετες πηγές πληροφοριών, μάθετε για τη δομή ενός υδρόμετρου και την αρχή της λειτουργίας του. Γράψτε οδηγίες για τη χρήση ενός υδρόμετρου.

11. Συμπληρώστε τον πίνακα. Σκεφτείτε ότι σε κάθε περίπτωση το σώμα είναι πλήρως βυθισμένο στο υγρό.

Πειραματική εργασία

«Καρτεσιανός Δύτης». Φτιάξτε ένα φυσικό παιχνίδι εμπνευσμένο από τον Γάλλο επιστήμονα Rene Descartes. Ρίξτε νερό σε ένα πλαστικό βάζο με ένα σφιχτό καπάκι και τοποθετήστε ένα μικρό ποτήρι ζέσεως (ή μικρό μπουκάλι φαρμάκου) μερικώς γεμάτο με νερό, τρύπα προς τα κάτω, μέσα σε αυτό (δείτε την εικόνα). Πρέπει να υπάρχει αρκετό νερό στο ποτήρι, ώστε το ποτήρι να προεξέχει ελαφρώς πάνω από την επιφάνεια του νερού στο βάζο. Κλείστε καλά το βάζο και πιέστε τις πλευρές μεταξύ τους. Παρατηρήστε τη συμπεριφορά του ποτηριού. Εξηγήστε τη λειτουργία αυτής της συσκευής.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Νο 10

Θέμα. Προσδιορισμός των συνθηκών πλεύσης των σωμάτων.

Σκοπός: να προσδιοριστεί πειραματικά υπό ποιες συνθήκες: ένα σώμα επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού. το σώμα επιπλέει μέσα στο υγρό. το σώμα βυθίζεται στο υγρό.

Εξοπλισμός: δοκιμαστικός σωλήνας (ή μικρή φιάλη φαρμάκου) με πώμα. νήμα (ή σύρμα) μήκους 20-25 cm. δοχείο με ξηρή άμμο. ένας κύλινδρος μέτρησης μισογεμάτος με νερό. Ζυγαριά με βάρη? χαρτοπετσέτες.

οδηγίες για εργασία

Προετοιμασία για το πείραμα

1. Πριν ξεκινήσετε, βεβαιωθείτε ότι γνωρίζετε τις απαντήσεις στις ακόλουθες ερωτήσεις.

1) Ποιες δυνάμεις δρουν σε ένα σώμα βυθισμένο σε υγρό;

2) Ποιος τύπος χρησιμοποιείται για να βρεθεί η δύναμη της βαρύτητας;

3) Ποιος τύπος χρησιμοποιείται για να βρεθεί η δύναμη του Αρχιμήδειου;

4) Ποιος τύπος χρησιμοποιείται για να βρεθεί η μέση πυκνότητα ενός σώματος;

2. Προσδιορίστε την τιμή διαίρεσης κλίμακας του κυλίνδρου μέτρησης.

3. Στερεώστε τον δοκιμαστικό σωλήνα στο νήμα έτσι ώστε, κρατώντας το νήμα, να μπορείτε να βυθίσετε τον δοκιμαστικό σωλήνα στον κύλινδρο μέτρησης και στη συνέχεια να τον αφαιρέσετε.

4. Θυμηθείτε τους κανόνες για την εργασία με ζυγαριά και προετοιμάστε τη ζυγαριά για χρήση. Πείραμα

Ακολουθήστε αυστηρά τις οδηγίες ασφαλείας (βλ. flyleaf). Εισαγάγετε αμέσως τα αποτελέσματα της μέτρησης στον πίνακα.

Πείραμα 1. Προσδιορισμός της συνθήκης κάτω από την οποία ένα σώμα βυθίζεται σε ένα υγρό.

1) Μετρήστε τον όγκο του νερού V 1 στον κύλινδρο μέτρησης.

2) Γεμίστε τον δοκιμαστικό σωλήνα με άμμο. Κλείστε το βύσμα.

3) Χαμηλώστε τον δοκιμαστικό σωλήνα στον κύλινδρο μέτρησης. Ως αποτέλεσμα, ο δοκιμαστικός σωλήνας πρέπει να βρίσκεται στο κάτω μέρος του κυλίνδρου.

4) Μετρήστε τον όγκο V 2 του νερού και των δοκιμαστικών σωλήνων. προσδιορίστε τον όγκο του δοκιμαστικού σωλήνα:

5) Βγάλτε τον δοκιμαστικό σωλήνα και σκουπίστε τον με μια χαρτοπετσέτα.

6) Τοποθετήστε τον δοκιμαστικό σωλήνα στη ζυγαριά και μετρήστε τη μάζα του με ακρίβεια 0,5 g Πείραμα 2. Προσδιορισμός της συνθήκης υπό την οποία ένα σώμα επιπλέει μέσα σε ένα υγρό.

1) Χύνοντας άμμο έξω από τον δοκιμαστικό σωλήνα, βεβαιωθείτε ότι ο δοκιμαστικός σωλήνας επιπλέει ελεύθερα μέσα στο υγρό.

Πείραμα 3. Προσδιορισμός της συνθήκης υπό την οποία ένα σώμα ανεβαίνει και επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού.

1) Ρίξτε λίγη ακόμα άμμο έξω από το δοκιμαστικό σωλήνα. Βεβαιωθείτε μετά ολική βύθισημέσα στο υγρό ο δοκιμαστικός σωλήνας επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού.

2) Επαναλάβετε τα βήματα που περιγράφονται στα σημεία 5-6 του πειράματος 1.

Επεξεργασία των αποτελεσμάτων του πειράματος

1. Για κάθε εμπειρία:

1) κάντε ένα σχηματικό σχέδιο στο οποίο απεικονίζετε τις δυνάμεις που ασκούνται στον δοκιμαστικό σωλήνα.

2) Υπολογίστε τη μέση πυκνότητα του δοκιμαστικού σωλήνα με άμμο.

2. Εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα. ολοκληρώστε τη συμπλήρωσή του.

Ανάλυση του πειράματος και των αποτελεσμάτων του

Αφού αναλύσετε τα αποτελέσματα, βγάλτε ένα συμπέρασμα που υποδεικνύει υπό ποιες συνθήκες: 1) το σώμα βυθίζεται στο υγρό. 2) το σώμα επιπλέει μέσα στο υγρό. 3) το σώμα επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού.

Δημιουργική εργασία

Προτείνετε δύο τρόπους για να προσδιορίσετε τη μέση πυκνότητα ενός αυγού. Καταγράψτε ένα σχέδιο για κάθε πείραμα.

Αυτό είναι υλικό σχολικού βιβλίου

Εξελίξεις μαθήματος (σημειώσεις μαθήματος)

Γραμμή UMK A.V. Peryshkin. Φυσική (7-9)

Προσοχή! Η διαχείριση του ιστότοπου δεν είναι υπεύθυνη για το περιεχόμενο μεθοδολογικές εξελίξεις, καθώς και για τη συμμόρφωση με την ανάπτυξη του ομοσπονδιακού κρατικού εκπαιδευτικού προτύπου.

Θέμα μαθήματος:Συνθήκες πλου τηλ.

Στόχοι μαθήματος:

• Εκπαιδευτικό: διδάσκω να αναλύω, να τονίζω (κύριο, ουσιαστικό),
• σας φέρνει πιο κοντά στην επίλυση προβληματικών καταστάσεων μόνοι σας.
• Αναπτυξιακή: ανάπτυξη ενδιαφέροντος για συγκεκριμένες δραστηριότητες στο μάθημα,
• να αναπτύξουν την ικανότητα σύγκρισης, ταξινόμησης, γενίκευσης γεγονότων και εννοιών.
• Εκπαιδευτικό: δημιουργία ατμόσφαιρας συλλογικής αναζήτησης, συναισθηματικής αγαλλίασης, χαράς μάθησης, χαράς υπέρβασης δυσκολιών.

Τόπος μαθήματος στην ενότητα:"Πίεση στερεών, υγρών και αερίων", μετά τη μελέτη του θέματος "Πίεση υγρών και αερίων σε σώμα βυθισμένο σε αυτά. Αρχιμήδεια δύναμη."

Τύπος μαθήματος:Μάθημα αναθεώρησης της γνώσης του θέματος.

Βασικοί όροι και έννοιες:μάζα, όγκος, πυκνότητα ύλης, βάρος σώματος, βαρύτητα, Αρχιμήδεια δύναμη.

Διεπιστημονικές συνδέσεις:μαθηματικά

Ορατότητα:επίδειξη συμπεριφοράς διαφορετικά σώματαβυθισμένο σε νερό? συνθήκες πλεύσης σώματος ανάλογα με την πυκνότητα.

Εξοπλισμός:

α) για επίδειξη

• ένα πλαστικό βάζο με νερό, τρία αντικείμενα σε ένα κορδόνι: ένας κύλινδρος αλουμινίου, μια πλαστική μπάλα, ένα ερμητικά κλεισμένο μπουκάλι νερό (που έχει προετοιμαστεί εκ των προτέρων από τον δάσκαλο), το οποίο μπορεί να βρίσκεται σε ισορροπία οπουδήποτε στο υγρό.
• ένα μπάνιο με νερό, ένα πιάτο αλουμινόχαρτο, πένσα.

β) για μετωπική εργασία

• Ζυγαριές με βάρη, κύλινδρος μέτρησης (ποτήρι ζέσεως), κάψουλα πλωτήρα με καπάκι (3 το καθένα), στεγνή άμμος, κλωστές, διηθητικό χαρτί, ηλεκτρική ταινία, οδηγίες για την ολοκλήρωση εργασιών μετωπικού πειράματος, τετράδια εργαστηριακών εργασιών.

Μορφές εργασίας στο μάθημα:μετωπική ανά ζεύγη, ατομική.

Πλάνο μαθήματος

1. Ώρα οργάνωσης;
2. Αρχικός έλεγχος κατανόησης υλικού που είχε μελετηθεί προηγουμένως.
3. Πρακτική εργασία για την επαλήθευση των ευρημάτων.
4. Αντανάκλαση;
5. Εργασία για το σπίτι.

Η πρόοδος του μαθήματος

Ι. Οργανωτική στιγμή

Σήμερα στο μάθημα θα συνεχίσουμε να μελετάμε τη συμπεριφορά των σωμάτων που βυθίζονται στο νερό. Ας δούμε μερικά πειράματα· θα πραγματοποιήσετε μερικά από τα πειράματα μόνοι σας και θα εκτελέσετε μερικούς υπολογισμούς.

II. Αρχικός έλεγχος κατανόησης προηγουμένως μελετημένου υλικού

Εμπειρία 1

Κατεβάζουμε διαδοχικά έναν κύλινδρο αλουμινίου, μια μπάλα και ένα μπουκάλι νερό στο νερό. Παρατηρούμε τη συμπεριφορά των σωμάτων.

Αποτέλεσμα: ο κύλινδρος βυθίζεται, η μπάλα επιπλέει προς τα πάνω, η φούσκα επιπλέει, βυθισμένη εντελώς στο νερό.

Προβληματική κατάσταση:Γιατί; – (Αναλογία δυνάμεων που δρουν στο σώμα).

– Σε όλα τα σώματα στο νερό ασκούνται δύο δυνάμεις: η δύναμη της βαρύτητας, που κατευθύνεται προς τα κάτω, και η άνωση (δύναμη του Αρχιμήδη), που κατευθύνεται προς τα πάνω.

– Από τον κανόνα της πρόσθεσης των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα σώμα κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, προκύπτει: βυθίζεται εάν F t ˃ F A; επιπλέει προς τα πάνω αν F t ˂ F A; επιπλέει αν F t = F A.

III. Πρακτική εργασία για την επαλήθευση των ευρημάτων

Ας κάνουμε ένα πείραμα και ας ελέγξουμε τη σχέση μεταξύ βαρύτητας και άνωσης. (Σε βάση λαμβάνεται η εργαστηριακή εργασία «Διευκρίνιση των συνθηκών για επιπλέοντα σώματα σε υγρό» - σελίδα 211 σχολικού βιβλίου).

Ασκηση 1.

1. Γεμίστε την κάψουλα κατά το 1/4 της γεμάτης με άμμο, προσδιορίστε τη μάζα της σε γραμμάρια στην κλίμακα. Μετατρέψτε την τιμή μάζας σε kg και γράψτε την στον πίνακα.
2. Τοποθετήστε την κάψουλα σε νερό και προσδιορίστε τον όγκο του εκτοπισμένου νερού σε cm3. Για να το κάνετε αυτό, σημειώστε τα επίπεδα νερού στο ποτήρι πριν και μετά τη βύθιση της κάψουλας σε νερό. Καταγράψτε την τιμή του όγκου σε m3 στον πίνακα.

P = F βαρύ = mgΚαι F A = ρ f gV t

Εργασία 2.

1. Γεμίστε την κάψουλα πλήρως με άμμο και προσδιορίστε τη μάζα της σε γραμμάρια στην κλίμακα. Μετατρέψτε την τιμή μάζας σε kg και γράψτε την στον πίνακα.
2. Τοποθετήστε την κάψουλα σε νερό και προσδιορίστε τον όγκο του εκτοπισμένου νερού σε cm3. Για να το κάνετε αυτό, σημειώστε τα επίπεδα νερού στο ποτήρι πριν και μετά τη βύθιση της κάψουλας σε νερό. Γράψτε την τιμή του όγκου σε m 3 στον πίνακα.
3. Υπολογίστε τη βαρύτητα και την Αρχιμήδεια δύναμη χρησιμοποιώντας τους τύπους:

P = F βαρύ = mgΚαι F A = ρ f gV

Συγκρίνετε την Αρχιμήδεια δύναμη με τη βαρύτητα. Εισαγάγετε τα αποτελέσματα υπολογισμού στον πίνακα και σημειώστε: η κάψουλα βυθίζεται ή επιπλέει.

	Μάζα σώματος, Μ, κιλό	Βαρύτητα, φάβαρύ, Ν	Όγκος εκτοπισμένου νερού, V, m 3	Η δύναμη του Αρχιμήδη φάΑ, Ν	Σύγκριση φάκορδόνι και φάΕΝΑ	Συμπεριφορά της κάψουλας στο νερό
						πετάγεται

Εργασία 3.

1. Προσδιορίστε σε ποια αναλογία βαρύτητας και Αρχιμήδειας δύναμης η κάψουλα θα επιπλέει οπουδήποτε μέσα στο υγρό, πλήρως βυθισμένη σε αυτό; Τι τιμή θα έχει ο όγκος του νερού που μετατοπίζεται από την κάψουλα;
2. Προσδιορίστε τη μάζα για το πλωτό σώμα (χωρίς υπολογισμό).
3. Γεμίστε την κάψουλα με άμμο στην απαιτούμενη μάζα, στη συνέχεια χαμηλώστε την στο νερό και επαληθεύστε από την εμπειρία σας ότι ο συλλογισμός σας είναι σωστός.
4. Εξάγετε ένα συμπέρασμα σχετικά με την προϋπόθεση για να επιπλέει ένα σώμα σε ένα υγρό.

Εμπειρία 2

Ας ελέγξουμε τις συνθήκες επίπλευσης ανάλογα με την πυκνότητα της ουσίας από την οποία είναι κατασκευασμένα τα σώματα και την πυκνότητα του υγρού. Για αυτό έχουμε ένα μπάνιο με νερό, ένα πιάτο αλουμινόχαρτο και πένσα.

1. Λυγίζοντας τις γωνίες, θα φτιάξουμε ένα κουτί από το πιάτο. Ας το κατεβάσουμε στην επιφάνεια του νερού. Παρατηρούμε το κουτί να επιπλέει στην επιφάνεια του νερού.
2. Ας βγάλουμε το κουτί από το νερό και ας επαναφέρουμε το πιάτο στην επίπεδη εμφάνισή του. διπλώνουμε το πιάτο στη μέση, στα τέσσερα κ.λπ. Χρησιμοποιώντας μια πένσα, πιέστε το αλουμινόχαρτο και χαμηλώστε το στο νερό.

Αποτέλεσμα:η πλάκα σε σχήμα κουτιού επιπλέει, αλλά όταν συμπιέζεται βυθίζεται.

Προβληματική κατάσταση:Γιατί; – (Αναλογία πυκνοτήτων σώματος και νερού).

• πυκνότητα κουτιάαπό αλουμινόχαρτο είναι λιγότερο πυκνό από το νερό και η πυκνότητα ενός συμπιεσμένου κομματιού φύλλου είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού.
• Προϋποθέσεις για πλωτά σώματα: νεροχύτες εάν ρ t ˃ ρ νερό. επιπλέει αν ρ t ˂ ρ νερό. επιπλέει αν ρ t = ρ νερό. (ρ αλουμίνιο = 2700 kg/m3, ρ νερό = 1000 kg/m3).

IV. Αντανάκλαση

Εμπειρία 3.Δείτε και εξηγήστε τη λειτουργία της συσκευής που έφτιαξε ο μαθητής σύμφωνα με την εργασία για την §52 (σελ. 55 σχολικού βιβλίου). «Καρτεσιανός Δύτης». Αντί για ένα διαφανές μπουκάλι, ο μαθητής χρησιμοποίησε μια κανονική πιπέτα.

Η συσκευή σας επιτρέπει να επιδείξετε τους νόμους της αιώρησης των σωμάτων.

V. Εργασία για το σπίτι

§52; άσκηση 27(3,5,6).

Αυτοανάλυση του μαθήματος

Το θέμα του μαθήματος της φυσικής της 7ης τάξης είναι «Προϋποθέσεις για αιωρούμενα σώματα». Υπάρχουν 20 μαθητές στην τάξη. Η πλειοψηφία τους έχει καλή μαθηματική κατάρτιση. Τα παιδιά είναι περίεργα και δραστήρια. Λειτουργούν καλά σε μια ομάδα. Συμμετέχετε στην προετοιμασία του εξοπλισμού για το μάθημα.

Σκοπός του μαθήματος: να ενδιαφέρει τους μαθητές, να τους φέρει πιο κοντά στην ανεξάρτητη επίλυση προβληματικών καταστάσεων. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος, τα παιδιά μαθαίνουν να σχεδιάζουν ανεξάρτητα τρόπους επίτευξης στόχων, συμπεριλαμβανομένων εναλλακτικών, και συνειδητά να επιλέγουν τους περισσότερους αποτελεσματικούς τρόπουςεπίλυση του προβλήματος.

Ο τύπος του μαθήματος - ένα μάθημα για την επανάληψη της γνώσης του θέματος - σας επιτρέπει να δοκιμάσετε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν στο προηγούμενο μάθημα και να προετοιμαστείτε για την επίλυση προβλημάτων σχετικά με το θέμα στο επόμενο μάθημα.

Τα επιλεγμένα στάδια του μαθήματος συνδέονται λογικά μεταξύ τους, υπάρχει μια ομαλή μετάβαση από το ένα στο άλλο. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος ο δάσκαλος καθοδηγεί και διορθώνει μόνο τις ενέργειες των μαθητών, οι οποίοι εργάζονται ανεξάρτητα σχεδόν για όλο το μάθημα. Για εξοικονόμηση χρόνου κατά την ολοκλήρωση του πρακτικού μέρους, κατά τη διάρκεια πρόσθετων μαθημάτων, οι μαθητές ετοίμασαν δύο κάψουλες με άμμο, πλήρως και μερικώς γεμάτες (εργασίες 1 και 2), η τρίτη παρέμεινε άδεια. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος, τα παιδιά έμαθαν να βγάζουν συμπεράσματα από το πείραμα και συζήτησαν ενεργά λύσεις σε προβληματικές καταστάσεις. Στο τελικό στάδιο, η προσοχή των παιδιών επικεντρώθηκε και πάλι στο θέμα του μαθήματος. Σχολιάστηκε από τον δάσκαλο εργασία για το σπίτικαι βαθμολογήθηκαν για τις προφορικές απαντήσεις· μετά το μάθημα ελέγχθηκαν τα τετράδια εργαστηριακών εργασιών.

Πιστεύω ότι οι στόχοι του μαθήματος επιτεύχθηκαν: τα παιδιά έμαθαν να αναλύουν, να αναδεικνύουν (το κύριο, ουσιαστικό), να συγκρίνουν, να ταξινομούν, να γενικεύουν γεγονότα και έννοιες και να βρίσκουν λύσεις σε προβληματικές καταστάσεις. Το μάθημα δημιούργησε μια ατμόσφαιρα συλλογικής αναζήτησης, συναισθηματικής αγαλλίασης, χαράς της μάθησης και χαράς υπέρβασης των δυσκολιών.

Συνθήκες πλου

Σκοπός του μαθήματος: να αποσαφηνιστούν οι συνθήκες επίπλευσης των σωμάτων ανάλογα με την πυκνότητα της ύλης και του υγρού.

Εκπαιδευτικός:

εξοικείωση των μαθητών με έννοιες: η κατάσταση των πλωτών σωμάτων

διαμόρφωση μιας ολιστικής αντίληψης της επιστημονικής εικόνας του κόσμου

Εκπαιδευτικός:

ανάπτυξη του λειτουργικού στυλ σκέψης των μαθητών.

ανάπτυξη της συνθετικής σκέψης των μαθητών·

ανάπτυξη δεξιοτήτων και δεξιοτήτων στη διεξαγωγή πειραμάτων·

συνέχιση της εργασίας για την ανάπτυξη πνευματικών δεξιοτήτων: ανάδειξη του κύριου πράγματος, ανάλυση, ικανότητα εξαγωγής συμπερασμάτων, προδιαγραφή.

Εκπαιδευτές:

ανάπτυξη του ενδιαφέροντος των μαθητών για τη μελέτη της φυσικής.

καλλιέργεια της ακρίβειας, της ικανότητας και της ικανότητας στην ορθολογική χρήση του χρόνου κάποιου, στον προγραμματισμό των δραστηριοτήτων του.

Εξοπλισμός για το μάθημα:

Δοκιμαστικός σωλήνας με πώμα, μπάλα πατάτας, πλαστελίνη, νερό, κορεσμένο διάλυμα άλατος, δοχείο, δυναμόμετρο, ζυγαριά με βάρη

1. Εισαγωγή. Ενημέρωση γνώσεων.

Σήμερα ένας μαθητής στην τάξη σας θα ξεκινήσει το μάθημα. Ας ακούσουμε λοιπόν προσεκτικά

Η γλώσσα της γαλάζιας φάλαινας ζυγίζει 3 τόνους, το συκώτι της ζυγίζει 1 τόνο, η καρδιά της ζυγίζει 600-700 κιλά, το αίμα της ζυγίζει 10 τόνους, η διάμετρος της ραχιαία αρτηρίας της είναι 40 cm και το στομάχι της περιέχει 1-2 τόνους τροφής. στόμα φάλαινας - δωμάτιο με επιφάνεια 24 m2.ΣΕ πετάχτηκε στη στεριά, πεθαίνει σχεδόν ακαριαία.

Ενδιαφέρον φυτόΖει στο Ειρηνικός ωκεανός– αυτό είναι μακροκύστης. Το μήκος του φτάνει τα 57 μέτρα και το βάρος του τα 100 κιλά. Αυτό το φύκι ονομάζεται bladderwrack. Κοντά σε κάθε λεπίδα φύλλου υπάρχει μια φυσαλίδα στο μέγεθος ενός μεγάλου μήλου. Το κέλυφος είναι χοντρό, δεν θα το τρυπήσετε! Φουσκώνεται σφιχτά, σφιχτά με κάποιο είδος αερίου που παράγει η ίδια η άλγη. Αυτό το φυτό είναι πολύ χρήσιμο.

μεγάλο γουρούνια και πάπιες, βαριές και αδέξιες στην ακτή,Αλλά τόσο ελαφρύ και χαριτωμένο μέσα στο νερό.

σολ ένα πλοίο από σίδηρο βυθίζεται, αλλά ένα πλοίο από σίδηρο επιπλέει

2. Διατυπώστε το θέμα του μαθήματος;;;

Συνθήκες πλου

Στόχοι μαθήματος:

Μάθετε να παράγετε τύπους για τις συνθήκες πλεύσης των σωμάτων.

Μάθετε να εργάζεστε με όργανα, παρατηρείτε, αναλύετε και συγκρίνετε τα πειραματικά αποτελέσματα και εξάγετε συμπεράσματα.

Ανακαλύψτε την κατάσταση υπό την οποία ένα σώμα βυθίζεται σε ένα υγρό και την προϋπόθεση για την αιώρηση των σωμάτων που είναι πλήρως βυθισμένα σε ένα υγρό.

3. Εμπειρία:

– Έχω στα χέρια μου πολλά μπλοκ και μπάλες ίδιου όγκου. Οι δυνάμεις άνωσης αυτών των σωμάτων θα είναι ίδιες όταν βυθίζονται στο νερό; (ίδιο)

- Ας προσπαθήσουμε να τα βάλουμε στο νερό. Τι βλέπουμε; Κάποια πτώματα πνίγηκαν, άλλα επέπλεαν. Γιατί; Τι άλλο δεν λάβαμε υπόψη μας όταν μιλούσαμε για βύθιση σωμάτων σε υγρό;

Συμπέρασμα από εμπειρία:

Αυτό σημαίνει ότι το αν ένα σώμα βυθίζεται ή όχι εξαρτάται όχι μόνο από τη δύναμη του Αρχιμήδη, αλλά και από τη δύναμη της βαρύτητας.

4. Ας επαναλάβουμε την ύλη από το προηγούμενο μάθημα

Ποια δύναμη ονομάζεται Αρχιμήδεια δύναμη;

Από ποιες ποσότητες εξαρτάται;

Ποιος τύπος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του;

Πώς αλλιώς μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη άνωσης;

Σε ποιες μονάδες μετριέται;

Πώς κατευθύνεται η δύναμη του Αρχιμήδειου;

Πώς να προσδιορίσετε τη βαρύτητα

Ποια είναι η κατεύθυνση της βαρύτητας;

Ποια είναι η προκύπτουσα δύναμη;

Πώς βρίσκεται το αποτέλεσμα δύο δυνάμεων που κατευθύνονται κατά μήκος μιας ευθείας προς μία κατεύθυνση; ΣΕ διαφορετικές πλευρές?

Πώς θα συμπεριφερθεί ένα σώμα υπό την επίδραση δύο ίσων αλλά αντίθετα κατευθυνόμενων δυνάμεων;

5. Παρουσίαση νέου υλικού. Πρωτογενής ενοποίηση.

Ας δούμε διαφορετικές καταστάσεις

(Ft >FA) (Ft =FA) (Ft< FА)

Ας κάνουμε υποθέσεις (υπόθεση)

αν η δύναμη της βαρύτητας είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη του Αρχιμήδη (Ft > FA) -- Το σώμα βυθίζεται

αν η δύναμη της βαρύτητας είναι ίση με τη δύναμη του Αρχιμήδη (Ft = FA) – Το σώμα επιπλέει,

αν η δύναμη της βαρύτητας είναι μικρότερη από τη δύναμη του Αρχιμήδη (Ft< FА) ---Тело всплывает

Η υπόθεση πρέπει να ελεγχθεί πειραματικά.

Πριν είστε διάφορα σώματα και συσκευές.

Ποια υλικά πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να αποδείξουμε τις υποθέσεις μας;

(δυναμόμετρο, υγρό, σώμα)

Τι μετρήσεις να κάνετε (προσδιορίστε τη δύναμη του Αρχιμήδη και τη δύναμη της βαρύτητας και να τις συγκρίνετε μεταξύ τους) ή να υπολογίσετε χρησιμοποιώντας τύπους.

Συμπληρώστε τον πίνακα

Α= ρ καιV g =

F t = mg =

συμπέρασμα (ο λόγος της βαρύτητας και της Αρχιμήδειας δύναμης καθορίζει την ικανότητα του σώματος: να κολυμπά, να βυθίζεται ή να επιπλέει)

Η αναλογία της βαρύτητας και της Αρχιμήδειας δύναμης καθορίζει την ικανότητα του σώματος να κολυμπά, να βυθίζεται ή να επιπλέει.

Επιδείξεις: 1. Ένα σώμα δοκιμαστικού σωλήνα επιπλέει στο νερό. 2. Μια μπάλα πατάτας βυθίζεται στο νερό. 3. Η ίδια μπάλα πατάτας επιπλέει σε αλμυρό νερό. 4. Μια μπάλα πλαστελίνης βυθίζεται στο νερό 5. Ένα σκάφος από πλαστελίνη επιπλέει στο νερό

Για να επιπλέει ένα σώμα, είναι απαραίτητο η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί πάνω του να εξισορροπείται από την Αρχιμήδεια (πλευστική) δύναμη.

F t = F a (1)

Αρχιμήδεια δύναμη: F a = ρ f V f g (2)

Βαρύτητα: F t = mg = ρVg (3)

Ας αντικαταστήσουμε τις παραστάσεις (2) και (3) με ισότητα (1): ρVg = ρ f V f g

Διαιρώντας και τις δύο πλευρές αυτής της ισότητας με g, έχουμε την συνθήκη για να επιπλέουν τα σώματα νέα μορφή:

ρV = ρ f V f

Για να επιπλέει ένα σώμα, μερικώς προεξέχον πάνω από την επιφάνεια του υγρού, η πυκνότητα του σώματος πρέπει να είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού. Όταν η πυκνότητα του σώματος είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του υγρού, το σώμα βυθίζεται, γιατί η δύναμη της βαρύτητας υπερβαίνει την Αρχιμήδεια δύναμη.

Ανάλυση της άσκησης:

– Ποιες ουσίες (πάγος, στεαρίνη, κερί, καουτσούκ, τούβλο) θα επιπλέουν στο νερό, το γάλα, τον υδράργυρο;

– Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, προσδιορίστε ποια μέταλλα βυθίζονται στον υδράργυρο; (όσμιο, ιρίδιο, πλατίνα, χρυσός)

– Ποιες ουσίες θα επιπλέουν στην κηροζίνη; (φελλός, πεύκο, δρυς)

4. Εφαρμογή συνθηκών πλεύσης για σώματα

Α) Ιστιοφόρα πλοία

- Και τώρα πρέπει να εξηγήσουμε γιατί ένα ατσάλινο καρφί βυθίζεται, αλλά ένα πλοίο από ατσάλι επιπλέει;

- Ας πάρουμε πλαστελίνη. Αν το βάλεις σε νερό, πνίγεται. Πώς να βεβαιωθείτε ότι δεν θα πνιγεί;

Β) Κολύμπι ψαριών και φαλαινών

Πώς μπορούν τα ψάρια και οι φάλαινες να αλλάξουν το βάθος κατάδυσής τους; (ψάρια λόγω αλλαγής του όγκου της κύστης κολύμβησης, φάλαινες λόγω αλλαγής του όγκου των πνευμόνων, που σημαίνει λόγω της δύναμης του Αρχιμήδη)

Πυκνότητα ζωντανών οργανισμών που κατοικούν υδάτινο περιβάλλον, διαφέρει πολύ λίγο από την πυκνότητα του νερού, επομένως το βάρος τους εξισορροπείται σχεδόν πλήρως από την Αρχιμήδεια δύναμη. Ένα ψάρι μπορεί να αλλάξει τον όγκο του σώματός του συμπιέζοντας την ουροδόχο κύστη του με τις προσπάθειες του θωρακικού και κοιλιακοι μυς, αλλάζοντας έτσι τη μέση πυκνότητα του σώματός της, χάρη στην οποία μπορεί να ρυθμίσει το βάθος της βύθισής της.

Η κολυμβητική κύστη ενός ψαριού αλλάζει εύκολα τον όγκο της. Όταν ένα ψάρι, με τη βοήθεια των μυών, κατεβαίνει σε μεγαλύτερο βάθος και η πίεση του νερού πάνω του αυξάνεται, η φυσαλίδα συστέλλεται, ο όγκος του σώματος του ψαριού μειώνεται και κολυμπάει στα βάθη. Όταν σηκώνεται, η κύστη κολύμβησης και ο όγκος του ψαριού αυξάνεται και επιπλέει στην επιφάνεια. Έτσι το ψάρι ρυθμίζει το βάθος της κατάδυσής του. Κολυμπήστε την κύστη ενός ψαριού Αυτό είναι ενδιαφέρον

Οι φάλαινες ρυθμίζουν το βάθος κατάδυσής τους αυξάνοντας και μειώνοντας την ικανότητα των πνευμόνων τους. Αυτό είναι ενδιαφέρον

Η μέση πυκνότητα των ζωντανών οργανισμών που κατοικούν στο υδάτινο περιβάλλον διαφέρει ελάχιστα από την πυκνότητα του νερού, επομένως το βάρος τους εξισορροπείται σχεδόν πλήρως από την Αρχιμήδεια δύναμη. Χάρη σε αυτό, τα υδρόβια ζώα δεν χρειάζονται ισχυρούς και ογκώδεις σκελετούς. Για τον ίδιο λόγο, οι κορμοί των υδρόβιων φυτών είναι ελαστικοί.

Τα πουλιά έχουν ένα παχύ, αδιάβροχο στρώμα φτερών και πούπουλων, το οποίο περιέχει σημαντική ποσότητα αέρα, λόγω του οποίου η μέση πυκνότητα του σώματός τους είναι πολύ χαμηλή, έτσι οι πάπιες δεν βυθίζονται πολύ στο νερό όταν κολυμπούν.

Β) Υποβρύχια πλοήγηση

– Πώς μπορούν τα υποβρύχια να ανεβαίνουν και να πέφτουν σε διαφορετικά βάθη; (λόγω αλλαγών στη μάζα του και συνεπώς της βαρύτητας)

Δ) Ανθρώπινη κολύμβηση σε γλυκό νερό και αλμυρό νερό

Η μέση πυκνότητα του ανθρώπινου σώματος είναι 1030 kg/m. Θα κολυμπήσει κάποιος ή θα πνιγεί στο ποτάμι και στην αλυκή;

Πλωτά σώματα

203. Ένας κολυμβητής που βρίσκεται ακίνητος ανάσκελα στο νερό παίρνει μια βαθιά ανάσα και εκπνέει. Πώς αλλάζει η θέση του σώματος του κολυμβητή σε σχέση με την επιφάνεια του νερού; Γιατί;

204. Οι δυνάμεις άνωσης που δρουν στο ίδιο ξύλινο μπλοκ που επιπλέουν πρώτα στο νερό και μετά στην κηροζίνη είναι ίδιες;

205. Γιατί μια πλάκα τοποθετημένη επίπεδη στην επιφάνεια του νερού επιπλέει, αλλά μια πλάκα τοποθετημένη στην άκρη του νερού βυθίζεται;

206. Μπορεί ένα σωσίβιο να χωρέσει οποιονδήποτε αριθμό ανθρώπων που το πιάνουν;

207. Βαριές μολύβδινες πλάκες τοποθετούνται στο στήθος και την πλάτη του δύτη και οι μολύβδινες σόλες προσαρμόζονται στα παπούτσια. Γιατί το κάνουν αυτό;

208. Ένα κομμάτι ξύλο κατεβάζεται σε ένα δοχείο με νερό. Αυτό θα αλλάξει την πίεση στο κάτω μέρος του δοχείου εάν δεν χυθεί νερό από το δοχείο;

209. Ένα ποτήρι γεμίζει μέχρι το χείλος με νερό. Τοποθετείται ένα κομμάτι ξύλου έτσι ώστε να επιπλέει ελεύθερα. Θα αλλάξει το βάρος του ποτηριού αν το γεμίσει ακόμα νερό μέχρι το χείλος;

Απαντήσεις: 203. Κατά την εισπνοή, ο κολυμβητής επιπλέει προς τα πάνω, όταν εκπνέει, βυθίζεται βαθύτερα στο νερό, καθώς ο όγκος αλλάζει όταν αναπνέει στήθοςκαι η Αρχιμήδειος δύναμη αλλάζει ανάλογα.

(Κατά την εισπνοή, ο κολυμβητής επιπλέει προς τα πάνω, όταν εκπνέει, βυθίζεται πιο βαθιά στο νερό, καθώς κατά την αναπνοή αλλάζει ο όγκος του θώρακα, αλλά το σωματικό βάρος παραμένει σχεδόν σταθερό. Επομένως, ο συνολικός όγκος του σώματος αυξάνεται κατά την εισπνοή, μειώνεται κατά την εκπνοή και ο όγκος του μέρους του σώματος που βυθίζεται στο νερό δεν αλλάζει.)

204. Το ίδιο. Το μπλοκ επιπλέει και στα δύο ρευστά, πράγμα που σημαίνει ότι η δύναμη άνωσης σε καθένα από αυτά είναι ίση με τη δύναμη της βαρύτητας που ασκεί σε αυτό.

206. Όχι, αφού η ανυψωτική δύναμη (η διαφορά μεταξύ της μέγιστης δύναμης του Αρχιμήδειου και της δύναμης της βαρύτητας) ενός κύκλου έχει περιορισμένη τιμή.

207. Να αυξήσει τη δύναμη της βαρύτητας και να την κάνει μεγαλύτερη από την Αρχιμήδεια, διαφορετικά ο δύτης δεν θα βουτήξει στο απαιτούμενο βάθος.

208. Η πίεση θα αυξηθεί καθώς ανεβαίνει η στάθμη του νερού στο δοχείο.

209. Δεν θα αλλάξει, αφού το βάρος ενός κομματιού ξύλου είναι ίσο με το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από αυτό (και χύνεται από το ποτήρι).

6. Πειραματική εργασία.

Προσδιορίστε το σωματικό βάρος:m=

ΚαθορίζωFt σύμφωνα με τον τύπο και χρησιμοποιώντας ένα δυναμόμετρο, συμπληρώστε τον πίνακα.

Ορίστε το FΕΝΑΧρησιμοποιώντας τον τύπο και χρησιμοποιώντας ένα δυναμόμετρο, συμπληρώστε τον πίνακα.

Διατυπώστε ένα συμπέρασμα (η αναλογία της βαρύτητας και της δύναμης του Αρχιμήδη καθορίζει την ικανότητα του σώματος: να κολυμπά, να βυθίζεται ή να επιπλέει)

Συμπληρώστε τον πίνακα

Α= ρ καιV g =

F t = mg =

συμπέρασμα (βασισμένο σε πείραμα)

συμπέρασμα (στην πραγματικότητα)

F t =

7. Εργασία για το σπίτι:

8.Συμπέρασμα: με Τώρα η ώρα του μαθήματός μας φτάνει στο τέλος της. Και παρόλο που δεν έχουμε λύσει όλα τα προβλήματα, το ταξίδι μας στους δρόμους της φυσικής δεν τελειώνει!

Ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό, εκτός από τη βαρύτητα, υπόκειται σε μια άνωση - τη δύναμη του Αρχιμήδη. Το υγρό πιέζει όλες τις πλευρές του σώματος, αλλά η πίεση δεν είναι η ίδια. Εξάλλου, το κάτω άκρο του σώματος είναι βυθισμένο σε υγρό περισσότερο από το πάνω και η πίεση αυξάνεται με το βάθος. Δηλαδή, η δύναμη που ασκείται στην κάτω όψη του σώματος θα είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη που ασκείται στην επάνω όψη. Επομένως, προκύπτει μια δύναμη που προσπαθεί να ωθήσει το σώμα έξω από το υγρό.

Η τιμή της Αρχιμήδειας δύναμης εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού και τον όγκο αυτού του μέρους του σώματος που βρίσκεται απευθείας στο υγρό. Η δύναμη του Αρχιμήδη δεν λειτουργεί μόνο στα υγρά, αλλά και στα αέρια.

Νόμος του Αρχιμήδη: ένα σώμα βυθισμένο σε υγρό ή αέριο υπόκειται σε δύναμη άνωσης ίση με το βάρος του υγρού ή του αερίου στον όγκο του σώματος. Για να υπολογίσουμε τη δύναμη του Αρχιμήδη, είναι απαραίτητο να πολλαπλασιάσουμε την πυκνότητα του υγρού, τον όγκο του τμήματος του σώματος που είναι βυθισμένο στο υγρό και τη σταθερή τιμή g.

Σε ένα σώμα που βρίσκεται μέσα σε ένα υγρό επιδρούν δύο δυνάμεις: η βαρύτητα και η δύναμη του Αρχιμήδη. Υπό την επίδραση αυτών των δυνάμεων το σώμα μπορεί να κινηθεί. Υπάρχουν τρεις προϋποθέσεις για να επιπλέουν τα σώματα:

Εάν η δύναμη της βαρύτητας είναι μεγαλύτερη από την Αρχιμήδεια, το σώμα θα βυθιστεί και θα βυθιστεί στον πυθμένα.

Εάν η δύναμη της βαρύτητας είναι ίση με τη δύναμη του Αρχιμήδη, τότε το σώμα μπορεί να βρίσκεται σε ισορροπία σε οποιοδήποτε σημείο του υγρού· το σώμα επιπλέει μέσα στο υγρό.

Εάν η δύναμη της βαρύτητας είναι μικρότερη από τη δύναμη του Αρχιμήδειου, το σώμα θα επιπλέει και θα ανέβει προς τα πάνω.

Επιπλέοντα σώματα στην επιφάνεια ενός υγρού

Σε μια επιφανειακή θέση, δύο δυνάμεις δρουν σε ένα επιπλέον σώμα κατά μήκος του άξονα OZ (Εικ. 1.1) Αυτή είναι η δύναμη της βαρύτητας του σώματος σολκαι πλευστή Αρχιμήδεια δύναμη P z .

κολύμβηση, δηλ. βυθισμένος . Οι βασικές έννοιες της θεωρίας της κολύμβησης περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

- αεροπλάνο κολύμβησης(I-I) - το επίπεδο της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού που τέμνει το σώμα.

- ίσαλο γραμμή -τη γραμμή τομής της επιφάνειας του σώματος και του επιπέδου κολύμβησης·

- προσχέδιο (y)– βάθος βύθισης του χαμηλότερου σημείου του σώματος. Το μέγιστο επιτρεπόμενο βύθισμα του σκάφους σημειώνεται σε αυτό με μια κόκκινη ίσαλο γραμμή.

- μετατόπιση -το βάρος του νερού που μετατοπίζεται από ένα σκάφος. Το εκτόπισμα ενός πλοίου με πλήρες φορτίο είναι το κύριο τεχνικά χαρακτηριστικά;

Το κέντρο μετατόπισης (σημείο D, Εικ. 1.1) είναι το κέντρο βάρους της μετατόπισης από το οποίο διέρχεται η γραμμή δράσης της άνωσης της Αρχιμήδειας δύναμης.

Ο άξονας κολύμβησης (О О ") είναι μια γραμμή που διέρχεται από το κέντρο βάρους C και το κέντρο μετατόπισης D όταν το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία.

Για να διατηρηθεί η ισορροπία, ο άξονας τήξης πρέπει να είναι κατακόρυφος. Εάν μια εξωτερική δύναμη, για παράδειγμα η δύναμη της πίεσης του ανέμου, ενεργεί σε ένα πλωτό σκάφος στην εγκάρσια κατεύθυνση, τότε το σκάφος θα γέρνει, ο άξονας πλοήγησης θα περιστραφεί σε σχέση με το σημείο C και θα προκύψει μια ροπή Mk, περιστρέφοντας το σκάφος σχετικά στον διαμήκη άξονα αριστερόστροφα (Εικ. 1.2)

Η ευστάθεια ενός πλωτού σώματος εξαρτάται από τη σχετική θέση των σημείων C και D. Εάν το κέντρο βάρους C είναι κάτω από το κέντρο μετατόπισης D, τότε κατά την επιφανειακή πλοήγηση το σώμα είναι πάντα σταθερό, καθώς η ροπή Mk που προκύπτει κατά τη διάρκεια ενός κυλίνδρου είναι κατευθύνεται πάντα προς την αντίθετη κατεύθυνση από το ρολό.

Εάν το σημείο C βρίσκεται πάνω από το σημείο D (Εικ. 1.3), τότε το επιπλέον σώμα μπορεί να είναι σταθερό ή ασταθές. Ας εξετάσουμε αυτές τις περιπτώσεις με περισσότερες λεπτομέρειες.

Κατά την κλίση, το κέντρο μετατόπισης D μετατοπίζεται οριζόντια προς τη φτέρνα, καθώς η μία πλευρά του αγγείου μετατοπίζει μεγαλύτερο όγκο νερού από την άλλη.

Τότε θα περάσει η γραμμή δράσης της άνωσης της Αρχιμήδειας δύναμης P z νέο κέντρομετατόπιση D" και τέμνεται με τον άξονα πλοήγησης OO" στο σημείο Μ, καλούμενο μετακέντρο.Για να διατυπώσουμε τη συνθήκη σταθερότητας, συμβολίζουμε το τμήμα

Μ Δ 1 = β, και 1 =∆ , Οπου σι - μετακεντρική ακτίνα; Δ-εκκεντρικότητα.

Συνθήκη σταθερότητας: ένα σώμα είναι σταθερό αν η μετακεντρική του ακτίνα είναι μεγαλύτερη από την εκκεντρότητά του, δηλ. β > ∆.

Μια γραφική ερμηνεία της συνθήκης σταθερότητας παρουσιάζεται στο Σχ. 1.3, από το οποίο προκύπτει ότι στην περίπτωση α) β > ∆και η ροπή που προκύπτει κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τον κύλινδρο και στην περίπτωση β) έχουμε: σι< ∆ και στιγμή Μ κπεριστρέφει το σώμα προς την κατεύθυνση του κυλίνδρου, δηλ. το σώμα δεν είναι σταθερό.

Μετατόπισηπλοίο (σκάφος) - η ποσότητα νερού που εκτοπίζεται από το υποβρύχιο τμήμα του κύτους του πλοίου (σκάφος). Το βάρος αυτής της ποσότητας υγρού είναι ίσο με το βάρος ολόκληρου του πλοίου, ανεξάρτητα από το μέγεθος, το υλικό και το σχήμα του.

Διακρίνω ογκομετρικοόΚαι ογκώδης πρότυπο, κανονικός, πλήρης, μέγιστος, αδειάζωμετατόπιση.

Ογκομετρική μετατόπιση Υδρογραμμή(Ολλανδός γραμμή νερού) - η γραμμή επαφής μεταξύ της επιφάνειας του ήρεμου νερού και του κύτους ενός πλωτού σκάφους. Επίσης, στη θεωρία ενός πλοίου, υπάρχει ένα στοιχείο ενός θεωρητικού σχεδίου: ένα τμήμα του κύτους από ένα οριζόντιο επίπεδο.

Μαζική μετατόπιση

Τυπική μετατόπιση

Κανονική μετατόπιση

Ολική μετατόπιση

Μέγιστη μετατόπιση

Ελαφρύς μετατόπιση

Βυθισμένη μετατόπιση

Μετατόπιση επιφάνειας

Σταθερότητα πλωτών σωμάτων

ΣταθερότηταΤα αιωρούμενα σώματα είναι η ικανότητά τους να επιστρέψουν στην αρχική τους θέση αφού έχουν απομακρυνθεί από αυτή τη θέση λόγω της επιρροής τυχόν εξωτερικών δυνάμεων.

Για να προσδώσει σταθερότητα σε ένα πλωτό σώμα, είναι απαραίτητο όταν αυτό αποκλίνει από μια θέση ισορροπίας, να δημιουργείται ένα ζεύγος δυνάμεων, το οποίο θα επαναφέρει το σώμα στην αρχική του θέση. Ένα τέτοιο ζεύγος δυνάμεων μπορεί να δημιουργηθεί μόνο από δυνάμεις σολΚαι Πν. Τρεις διαφορετικές επιλογές για τη σχετική διάταξη αυτών των δυνάμεων είναι δυνατές (Εικ. 5.3).

Ρύζι. 5.3. Σταθερότητα ημι-βυθισμένων σωμάτων με σχετικές θέσεις του κέντρου βάρους και του κέντρου μετατόπισης ΕΝΑΚαι σι– σταθερή ισορροπία

Το κέντρο μάζας βρίσκεται κάτω από το κέντρο μετατόπισης.Κατά την κλίση, το κέντρο μετατόπισης μετακινείται τόσο λόγω αλλαγής της θέσης του σώματος όσο και λόγω αλλαγής του σχήματος του μετατοπισμένου όγκου. Σε αυτή την περίπτωση, προκύπτει ένα ζεύγος δυνάμεων που πασχίζουν να επαναφέρουν το σώμα στην αρχική του θέση. Κατά συνέπεια, το σώμα έχει θετική σταθερότητα.

Το κέντρο μάζας συμπίπτει με το κέντρο μετατόπισης– το σώμα θα έχει επίσης θετική σταθερότητα λόγω μετατόπισης του κέντρου μετατόπισης λόγω αλλαγής του σχήματος του μετατοπισμένου όγκου.

Το κέντρο μάζας βρίσκεται πάνω από το κέντρο μετατόπισηςΥπάρχουν δύο κύριες επιλογές εδώ (Εικ. 5.4):

1) το σημείο τομής της ανυψωτικής δύναμης με τον άξονα κολύμβησης M (μετακέντρο) βρίσκεται κάτω από το κέντρο μάζας - η ισορροπία θα είναι ασταθής (Εικ. 5.4, ΕΝΑ);

2) το μετακέντρο βρίσκεται πάνω από το κέντρο μάζας - η ισορροπία θα είναι σταθερή (Εικ. 5.4, σι). Η απόσταση από το μετακέντρο έως το κέντρο μάζας ονομάζεται μετακεντρικό ύψος. Μετακέντρο -το σημείο όπου η ανύψωση τέμνει τον πλωτό άξονα. Αν το σημείο Μβρίσκεται πάνω από το σημείο ΜΕ, τότε το μετακεντρικό ύψος θεωρείται θετικό εάν βρίσκεται κάτω από το σημείο ΜΕ– τότε θεωρείται αρνητικό.

Έτσι, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα:

η σταθερότητα ενός σώματος σε ημι-βυθισμένη κατάσταση εξαρτάται από τη σχετική θέση των σημείων ΜΚαι ΜΕ(από μετακεντρικό ύψος)?

το σώμα θα είναι σταθερό αν το μετακεντρικό ύψος είναι θετικό, δηλ. Το μετακέντρο βρίσκεται πάνω από το κέντρο βάρους. Σχεδόν όλα τα στρατιωτικά αμφίβια οχήματα είναι κατασκευασμένα με μετακεντρικό ύψος 0,3-1,5 m.

Ρύζι. 5.4. Σταθερότητα ημιβυθισμένων σωμάτων με σχετικές θέσεις κέντρου βάρους και μετακέντρου:

ΕΝΑ– ασταθής ισορροπία. σι– σταθερή ισορροπία

Μετατόπισηπλοίο (σκάφος) - η ποσότητα νερού που εκτοπίζεται από το υποβρύχιο τμήμα του κύτους του πλοίου (σκάφος). Η μάζα αυτής της ποσότητας υγρού είναι ίση με τη μάζα ολόκληρου του πλοίου, ανεξάρτητα από το μέγεθος, το υλικό και το σχήμα του.

Διακρίνω ογκομετρικοόΚαι ογκώδηςμετατόπιση. Ανάλογα με την κατάσταση φόρτωσης του πλοίου διακρίνονται πρότυπο, κανονικός, πλήρης, μέγιστος, αδειάζωμετατόπιση.

Για υποβρύχια υπάρχουν υποβρύχιοςμετατόπιση και επιφάνειαμετατόπιση.

Ογκομετρική μετατόπιση

μετατόπιση ίση με τον όγκο του υποθαλάσσιου τμήματος του πλοίου (σκάφος) προς την ίσαλο γραμμή.

Μαζική μετατόπιση

εκτόπισμα ίση με τη μάζα του πλοίου (σκάφος).

Τυπική μετατόπιση

το εκτόπισμα ενός πλήρως εξοπλισμένου πλοίου (σκάφος) με πλήρωμα, αλλά χωρίς αποθέματα καυσίμων, λιπαντικά και πόσιμο νερό σε δεξαμενές.

Κανονική μετατόπιση

εκτόπισμα ίσο με το τυπικό εκτόπισμα συν το ήμισυ της παροχής καυσίμου, λιπαντικών και πόσιμου νερού στις δεξαμενές.

Ολική μετατόπιση

εκτόπισμα ίσο με το τυπικό εκτόπισμα συν τα πλήρη αποθέματα καυσίμου, λιπαντικών, πόσιμου νερού στις δεξαμενές και φορτίου.

Μέγιστη μετατόπιση

εκτόπισμα ίσο με το τυπικό εκτόπισμα συν τα μέγιστα αποθέματα καυσίμου, λιπαντικών, πόσιμου νερού σε δεξαμενές, φορτίου.

Ελαφρύς μετατόπιση)

μετατόπιση άδειου πλοίου (σκάφος), δηλαδή πλοίου (πλοίου) χωρίς πλήρωμα, καύσιμα, προμήθειες κ.λπ.

Βυθισμένη μετατόπιση

μετατόπιση υποβρυχίου (bayscaphe) και άλλων υποβρυχίων σκαφών σε βυθισμένη θέση. Υπερβαίνει την επιφανειακή μετατόπιση από τη μάζα του νερού που λαμβάνεται όταν βυθίζεται στις κύριες δεξαμενές έρματος.

Μετατόπιση επιφάνειας

μετατόπιση υποβρυχίου (βαθύσκαφος) και άλλων υποβρύχιων σκαφών σε θέση στην επιφάνεια του νερού πριν από την κατάδυση ή μετά την ανάδυση στην επιφάνεια.