1 όροι πλου τηλ. Σώματα κολύμβησης: συνθήκες κολύμβησης

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. Ας πάρουμε ένα μικρό σκεύος με νερό και πολλές μπάλες από διαφορετικά υλικά. Θα βυθίσουμε εναλλάξ τα σώματα στο νερό και μετά θα τα απελευθερώσουμε χωρίς αρχική ταχύτητα. Επιπλέον, ανάλογα με την πυκνότητα του σώματος, είναι δυνατές διαφορετικές επιλογές (βλ. 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 ότι αφού βυθιστεί πλήρως 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

Το Floating είναι η ικανότητα του σώματος να παραμένει στην επιφάνεια ενός υγρού ή σε ένα ορισμένο επίπεδο μέσα σε ένα υγρό.

Γνωρίζουμε ότι σε οποιοδήποτε σώμα ενός υγρού επιδρούν δύο δυνάμεις που κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις: η βαρύτητα και η δύναμη του Αρχιμήδειου.

Η δύναμη της βαρύτητας είναι ίση με το βάρος του σώματος και κατευθύνεται προς τα κάτω, ενώ η δύναμη του Αρχιμήδειου εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού και κατευθύνεται προς τα πάνω. Πώς εξηγεί η φυσική την επίπλευση των σωμάτων και ποιες είναι οι συνθήκες για τα σώματα που επιπλέουν στην επιφάνεια και στη στήλη του νερού;

Η δύναμη του Αρχιμήδειου εκφράζεται με τον τύπο:

Fout = g*m f = g* ρ f * V f = P f,

όπου m είναι η μάζα του υγρού,

και Pf είναι το βάρος του υγρού που μετατοπίζεται από το σώμα.

Και εφόσον η μάζα μας είναι ίση με: m f = ρ f * V f, τότε από τον τύπο της Αρχιμήδειας δύναμης βλέπουμε ότι δεν εξαρτάται από την πυκνότητα του βυθισμένου σώματος, αλλά μόνο από τον όγκο και την πυκνότητα του ρευστού που εκτοπίζεται από το σώμα.

Η Αρχιμήδεια δύναμη είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. Ο λόγος για την ύπαρξη της άνωσης είναι η διαφορά πίεσης στο πάνω και κάτω μέρος του σώματος.Η πίεση που υποδεικνύεται στο σχήμα είναι P 2 > P 1 λόγω του μεγαλύτερου βάθους. Για να προκύψει η δύναμη του Αρχιμήδη, αρκεί το σώμα να είναι τουλάχιστον εν μέρει βυθισμένο στο υγρό.

Έτσι, εάν ένα σώμα επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού, τότε η δύναμη άνωσης που ενεργεί στο μέρος αυτού του σώματος που είναι βυθισμένο στο υγρό είναι ίση με τη βαρυτική δύναμη ολόκληρου του σώματος. (Fa = P)

Αν η δύναμη της βαρύτητας είναι μικρότερη από την Αρχιμήδεια δύναμη (Fa > P), τότε το σώμα θα σηκωθεί από το υγρό, δηλαδή θα επιπλεύσει.

Στην περίπτωση που το βάρος του σώματος είναι μεγαλύτερο από την Αρχιμήδεια δύναμη που το σπρώχνει προς τα έξω (Φα

Από την αναλογία που προκύπτει, μπορούν να εξαχθούν σημαντικά συμπεράσματα:

Η δύναμη άνωσης εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού. Το αν ένα σώμα βυθίζεται ή επιπλέει σε ένα υγρό εξαρτάται από την πυκνότητα του σώματος.

Ένα σώμα επιπλέει όταν βυθιστεί πλήρως σε ένα υγρό εάν η πυκνότητα του σώματος είναι ίση με την πυκνότητα του υγρού

Ένα σώμα επιπλέει, εν μέρει προεξέχοντας πάνω από την επιφάνεια του υγρού, εάν η πυκνότητα του σώματος είναι μικρότερη από την πυκνότητα του υγρού

- αν η πυκνότητα του σώματος είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του υγρού, το κολύμπι είναι αδύνατον.

Τα ψαράδικα είναι κατασκευασμένα από ξερό ξύλο, η πυκνότητα του οποίου είναι μικρότερη από αυτή του νερού.

Γιατί επιπλέουν τα πλοία;

Το κύτος ενός πλοίου που είναι βυθισμένο στο νερό γίνεται ογκώδες, και μέσα σε αυτό το πλοίο έχει μεγάλες κοιλότητες γεμάτες με αέρα, που μειώνουν σημαντικά τη συνολική πυκνότητα του πλοίου. Ο όγκος του νερού που εκτοπίζεται από το πλοίο αυξάνεται κατά πολύ, αυξάνοντας τη δύναμη άνωσης του και η συνολική πυκνότητα του πλοίου γίνεται μικρότερη από την πυκνότητα του νερού, έτσι ώστε το πλοίο να μπορεί να επιπλέει στην επιφάνεια. Επομένως, κάθε πλοίο έχει ένα ορισμένο όριο στη μάζα του φορτίου που μπορεί να μεταφέρει. Αυτό ονομάζεται μετατόπιση του πλοίου.

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. Η μετατόπιση του σκάφους με πλήρες φορτίο είναι το κύριο τεχνικό χαρακτηριστικό του.

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 η γραμμή δράσης της άνωσης Αρχιμήδειας δύναμης P z θα διέλθει από το νέο κέντρο μετατόπισης D" και θα τέμνεται με τον άξονα πλοήγησης OO" στο σημείο M, που ονομάζεται 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 στη θέση 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, χωρίς όμως αποθέματα καυσίμων, λιπαντικών και πόσιμου νερού 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.

Και στατικά αέρια.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

• 1 / 5

  Ο νόμος του Αρχιμήδη διατυπώνεται ως εξής: ένα σώμα βυθισμένο σε υγρό (ή αέριο) ασκείται από μια άνωση ίση με το βάρος του υγρού (ή αερίου) στον όγκο του βυθισμένου μέρους του σώματος. Η δύναμη ονομάζεται με τη δύναμη του Αρχιμήδη:

  F A = ​​ρ g V , (\style display (F)_(A)=\rho (g)V,)

  Οπου ρ (\displaystyle \rho )- πυκνότητα υγρού (αερίου), g (\displaystyle (g))είναι η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης, και V (\displaystyle V)- τον όγκο του βυθισμένου μέρους του σώματος (ή του τμήματος του όγκου του σώματος που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια). Εάν ένα σώμα επιπλέει στην επιφάνεια (κινείται ομοιόμορφα προς τα πάνω ή προς τα κάτω), τότε η δύναμη άνωσης (ονομάζεται επίσης Αρχιμήδεια δύναμη) είναι ίση σε μέγεθος (και αντίθετη ως προς την κατεύθυνση) με τη δύναμη της βαρύτητας που επενεργεί στον όγκο του υγρού (αερίου). μετατοπίζεται από το σώμα και εφαρμόζεται στο κέντρο βάρους αυτού του όγκου.

  Πρέπει να σημειωθεί ότι το σώμα πρέπει να περιβάλλεται πλήρως από υγρό (ή να τέμνεται με την επιφάνεια του υγρού). Έτσι, για παράδειγμα, ο νόμος του Αρχιμήδη δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν κύβο που βρίσκεται στον πυθμένα μιας δεξαμενής, αγγίζοντας ερμητικά τον πυθμένα.

  Όσο για ένα σώμα που βρίσκεται σε αέριο, για παράδειγμα στον αέρα, για να βρεθεί η ανυψωτική δύναμη είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί η πυκνότητα του υγρού με την πυκνότητα του αερίου. Για παράδειγμα, ένα μπαλόνι ηλίου πετά προς τα πάνω λόγω του γεγονότος ότι η πυκνότητα του ηλίου είναι μικρότερη από την πυκνότητα του αέρα.

  Ο νόμος του Αρχιμήδη μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας τη διαφορά στην υδροστατική πίεση χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ορθογώνιου σώματος.

  P B − P A = ρ g h (\displaystyle P_(B)-P_(A)=\rho gh) F B − F A = ​​ρ g h S = ρ g V , (\displaystyle F_(B)-F_(A)=\rho ghS=\rho gV,)

  Οπου Π Α, Π Β- πίεση σε σημεία ΕΝΑΚαι σι, ρ - πυκνότητα ρευστού, η- διαφορά επιπέδου μεταξύ πόντων ΕΝΑΚαι σι, μικρό- οριζόντια περιοχή διατομής του σώματος, V- όγκος του βυθισμένου μέρους του σώματος.

  Στη θεωρητική φυσική, ο νόμος του Αρχιμήδη χρησιμοποιείται επίσης σε ολοκληρωμένη μορφή:

  F A = ​​∬ S p d S (\style display (F)_(A)=\inint \limits _(S)(p(dS))),

  Οπου S (\displaystyle S)- επιφάνεια, p (\displaystyle p)- πίεση σε αυθαίρετο σημείο, η ενσωμάτωση πραγματοποιείται σε ολόκληρη την επιφάνεια του σώματος.

  Ελλείψει βαρυτικού πεδίου, δηλαδή σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, ο νόμος του Αρχιμήδη δεν λειτουργεί. Οι αστροναύτες είναι αρκετά εξοικειωμένοι με αυτό το φαινόμενο. Ειδικότερα, σε μηδενική βαρύτητα δεν υπάρχει φαινόμενο (φυσικής) μεταφοράς, επομένως, για παράδειγμα, η ψύξη με αέρα και ο αερισμός των διαμερισμάτων διαβίωσης των διαστημικών σκαφών πραγματοποιείται αναγκαστικά από ανεμιστήρες.

  Γενικεύσεις

  Ένα συγκεκριμένο ανάλογο του νόμου του Αρχιμήδη ισχύει επίσης σε οποιοδήποτε πεδίο δυνάμεων που δρουν διαφορετικά σε ένα σώμα και σε ένα υγρό (αέριο), ή σε ένα μη ομοιόμορφο πεδίο. Για παράδειγμα, αυτό αναφέρεται στο πεδίο των δυνάμεων αδράνειας (για παράδειγμα, φυγόκεντρη δύναμη) - η φυγοκέντρηση βασίζεται σε αυτό. Ένα παράδειγμα για ένα πεδίο μη μηχανικής φύσης: ένα διαμαγνητικό υλικό σε κενό μετατοπίζεται από μια περιοχή ενός μαγνητικού πεδίου υψηλότερης έντασης σε μια περιοχή χαμηλότερης έντασης.

  Παραγωγή του νόμου του Αρχιμήδη για σώμα αυθαίρετου σχήματος

  Υδροστατική πίεση ρευστού σε βάθος h (\displaystyle h)Υπάρχει p = ρ g h (\displaystyle p=\rho gh). Ταυτόχρονα θεωρούμε ρ (\displaystyle \rho )τα υγρά και η ένταση του βαρυτικού πεδίου είναι σταθερές τιμές και h (\displaystyle h)- παράμετρος. Ας πάρουμε ένα σώμα αυθαίρετου σχήματος που έχει όγκο μη μηδενικό. Ας εισαγάγουμε ένα ορθό ορθοκανονικό σύστημα συντεταγμένων O x y z (\displaystyle Oxyz), και επιλέξτε την κατεύθυνση του άξονα z ώστε να συμπίπτει με την κατεύθυνση του διανύσματος g → (\displaystyle (\vec (g))). Θέτουμε μηδέν κατά μήκος του άξονα z στην επιφάνεια του υγρού. Ας επιλέξουμε μια στοιχειώδη περιοχή στην επιφάνεια του σώματος d S (\displaystyle dS). Θα επηρεαστεί από τη δύναμη πίεσης του υγρού που κατευθύνεται στο σώμα, d F → A = − p d S → (\displaystyle d(\vec (F))_(A)=-pd(\vec (S))). Για να πάρετε τη δύναμη που θα δράσει στο σώμα, πάρτε το ολοκλήρωμα πάνω από την επιφάνεια:

  F → A = − ∫ S p d S → = − ∫ S ρ g h d S → = − ρ g ∫ S h d S → = ∗ − ρ g ∫ V g r a d (h) d V = ∗ ∗ − ρ g ∫ V e z d V = − ρ g e → z ∫ V d V = (ρ g V) (− e → z) (\displaystyle (\vec (F))_(A)=-\int \limits _(S)(p \,d(\vec (S)))=-\int \limits _(S)(\rho gh\,d(\vec (S)))=-\rho g\int \limits _(S)( h\,d(\vec (S)))=^(*)-\rho g\int \limits _(V)(grad(h)\,dV)=^(**)-\rho g\int \limits _(V)((\vec (e))_(z)dV)=-\rho g(\vec (e))_(z)\int \limits _(V)(dV)=(\ rho gV)(-(\vec (e))_(z)))

  Όταν μετακινούμαστε από το επιφανειακό ολοκλήρωμα στο ολοκλήρωμα όγκου, χρησιμοποιούμε το γενικευμένο θεώρημα Ostrogradsky-Gauss.

  ∗ h (x, y, z) = z; ∗ ∗ g r a d (h) = ∇ h = e → z (\displaystyle ()^(*)h(x,y,z)=z;\quad ^(**)grad(h)=\nabla h=( \vec (e))_(z))

  Διαπιστώνουμε ότι το μέτρο της δύναμης του Αρχιμήδη είναι ίσο με ρ g V (\displaystyle \rho gV), και κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση του διανύσματος έντασης του βαρυτικού πεδίου.

  Μια άλλη διατύπωση (όπου ρ t (\displaystyle \rho _(t))- πυκνότητα σώματος, ρ s (\displaystyle \rho _(s))- πυκνότητα του μέσου στο οποίο είναι βυθισμένο).

  Εξελίξεις μαθήματος (σημειώσεις μαθήματος)

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

  Προσοχή! Η διαχείριση του ιστότοπου δεν είναι υπεύθυνη για το περιεχόμενο των μεθοδολογικών εξελίξεων, καθώς και για τη συμμόρφωση της ανάπτυξης με το ομοσπονδιακό κρατικό εκπαιδευτικό πρότυπο.

  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 της συμπεριφοράς διαφορετικών σωμάτων βυθισμένων στο 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 εάν 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 πιο αποτελεσματικούς τρόπους επίλυσης ενός 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. Ο δάσκαλος σχολίασε την εργασία και βαθμολογούσε 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.