Μάθημα φυσικής «πλωτές συνθήκες σωμάτων». Σώματα κολύμβησης: συνθήκες κολύμβησης V
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 αρκετό, 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 υδάτινη αράχνη, 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 ένα 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 (βλ. 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.
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.
Ένα ενδιαφέρον φυτό ζει στον Ειρηνικό Ωκεανό - αυτό είναι το macrocystis. 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 κατευθύνσεις;
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)
Ποιες μετρήσεις να κάνετε (προσδιορίστε τη δύναμη του Αρχιμήδη και τη δύναμη της βαρύτητας και συγκρίνετε μεταξύ τους) ή υπολογίστε 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 το g, προκύπτει η συνθήκη για την αιώρηση των σωμάτων σε 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)
Η πυκνότητα των ζωντανών οργανισμών που κατοικούν στο 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 των θωρακικών και κοιλιακών μυών του, αλλάζοντας έτσι τη μέση πυκνότητα του σώματός του, χάρη στην οποία μπορεί να ρυθμίσει το βάθος της κατάδυσής του.
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 και κατά την εκπνοή βυθίζεται πιο βαθιά στο νερό, αφού κατά την αναπνοή αλλάζει ο όγκος του θώρακα και 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!
