Permyakova Julia

Temat för mitt projekt är "Flytande kroppar."

Målet med arbetet : studera Arkimedes lag, ta reda på villkoren och egenskaperna hos flytande kroppar, testa dem i experiment.

Ladda ner:

Förhandsvisning:

Kommunal läroanstalt "Säkerhetsskolan s. Dorogovinovka, Pugachevsky-distriktet, Saratov-regionen"

PROJEKT

i fysik

på ämnet "Flytande kroppar"

7:e klass elev

Gymnasieskolans kommunala läroanstalt. Dorogovinovka

Permyakova Yulia Lärare: Konnova I.V.

S. Dorogovinovka

år 2014

I. INLEDNING

Temat för mitt projekt är "Flytande kroppar."

Målet med arbetet: studera Arkimedes lag, ta reda på villkoren och egenskaperna hos flytande kroppar, testa dem i experiment.

Uppgifter:

1. Välj och studera litteratur om ämnet.
2. Berätta om historien om upptäckten av Arkimedes lag.
3. Bevisa existensen av arkimedisk styrka.
4. Testa kropparnas flytande förhållanden genom experiment.

II. HUVUDSAK

1. Teoretisk del

1.1. Om Arkimedes

Arkimedes föddes i den grekiska staden Syrakusa 287 f.Kr. e. där han bodde nästan hela sitt liv och där han var engagerad i vetenskaplig verksamhet. Han studerade först med sin far, astronomen och matematikern Phidias, sedan i Alexandria, där Egyptens härskare samlade de bästa grekiska vetenskapsmännen och tänkarna, och grundade också det berömda, största biblioteket i världen. Här, i Alexandria, träffade Archimedes Euklids elever, med vilka han höll en livlig korrespondens under hela sitt liv. Här studerade han intensivt verk av Demokritos, Eudoxus och andra vetenskapsmän.

Efter att ha studerat i Alexandria återvände Arkimedes till Syrakusa och ärvde ställningen som sin far, hovastronom.

I teoretiska termer var denna store vetenskapsmans arbete bländande mångfacetterat. Arkimedes huvudverk gällde olika praktiska tillämpningar av matematik (geometri), fysik, hydrostatik och mekanik. Han var också en uppfinningsrik ingenjör som använde sin talang för att lösa ett antal praktiska problem.

Tretton avhandlingar av Arkimedes har nått oss. I den mest kända av dem, "Om sfären och cylindern" (i två böcker), slår Arkimedes fast att ytan på en sfär är 4 gånger så stor som arean av dess största tvärsnitt. Arkimedes arbete består av beräkningar av figurernas area avgränsade av kurvor och volymerna av kroppar som avgränsas av godtyckliga plan - så Arkimedes kan med rätta betraktas som fadern till integralkalkylen, som uppstod två årtusenden senare.

De säger att Arkimedes ansåg att hans viktigaste upptäckt var beviset på att volymen av en sfär och cylindern omskriven runt den är relaterade till varandra som 2:3. Arkimedes bad sina vänner att placera dessa bevis på hans gravsten.

Arkimedes försökte också lösa problemet med att kvadrera en cirkel och uppnådde enastående resultat i detta genom att kombinera dem i arbetet "Om mätning av en cirkel":

1. Arean av en cirkel är lika med arean av en rätvinklig triangel med ben lika med cirkelns längd och radie (πr2).

2. Arean av en cirkel är relaterad till arean av kvadraten omskriven runt den som 11:14.

3. Förhållandet mellan omkrets och diameter är större och mindre.

Arkimedes var den första som beräknade talet "pi" - förhållandet mellan omkretsen och diametern - och bevisade att det är samma för vilken cirkel som helst.

Arkimedes fann också att summan var oändliggeometrisk progression med nämnare . Inom matematiken var detta det första exemplet på oändlighet rad.

När han studerade ett problem som reducerades till en kubikekvation upptäckte Arkimedes egenskapens roll, som senare kallades diskriminanten.

Arkimedes hade en formel för att bestämma arean av en triangel genom dess tre sidor (felaktigt kallad Herons formel).

En stor roll i utvecklingen av matematik spelades av hans uppsats "Psammit" - "Om antalet sandkorn", där han visar hur han använder det befintliga talsystemetDu kan uttrycka godtyckligt stora siffror. Som grund för sitt resonemang använder han problemet med att räkna antalet sandkorn inom det synliga universum. Således motbevisades den då existerande åsikten om närvaron av mystiska "största siffror"." Vi använder fortfarande systemet för att namnge heltal som uppfanns av Arkimedes.

De listade vetenskapliga upptäckterna är bara en liten del av Arkimedes arbete. Den översattes och kommenterades flitigt av araber och sedan av västeuropeiska vetenskapsmän.

Inom fysiken introducerade Arkimedes begreppet tyngdpunkt, etablerade de vetenskapliga principerna för statik och hydrostatik och gav exempel på användningen av matematiska metoder i fysikalisk forskning. De grundläggande principerna för statik formuleras i uppsatsen "On the Equilibrium of Plane Figures." Arkimedes överväger tillägget av parallella krafter, definierar begreppet tyngdpunkt för olika figurer och ger en härledning av hävstångslagen. Den berömda hydrostatiska lagen, som kom in i vetenskapen med hans namn (Archimedes lag), formulerades i avhandlingen "Om flytande kroppar".

Han tillskrivs det berömda uttrycket: "Ge mig ett stödpunkt och jag kommer att flytta jorden." Uppenbarligen uttrycktes det i samband med skeppets nedstigning"Siracosia" till vattnet. Arbetarna kunde inte flytta detta fartyg. De fick hjälp av Arkimedes, som skapade ett system av block (remskiva), med hjälp av vilken en person, kungen själv, utförde detta arbete.

1.2. Arkimedes lag

Enligt legenden, kungenHiero instruerade Arkimedes att kontrollera om hans krona var gjord av rent guld eller om juveleraren hade tillägnat sig en del av guldet genom att legera det med silver. Medan han funderade över detta problem gick Arkimedes en gång in i ett badhus och där, när han kastade sig ner i badet, märkte han att mängden vatten som svämmade över var lika med mängden vatten som förträngdes av hans kropp. Denna observation fick Arkimedes att lösa problemet med kronan, och han hoppade utan att tveka en sekund ur badet och, som om han vore naken, rusade han hem och ropade högst upp i rösten om sin upptäckt: ”Eureka! Eureka!" (grekiska: "Hittat! Hittat!")."

Att en viss kraft verkar på en kropp nedsänkt i vatten är välkänt för alla: tunga kroppar verkar bli lättare - till exempel vår egen kropp när den sänks ned i ett bad. När du simmar i en flod eller ett hav kan du enkelt lyfta och flytta mycket tunga stenar längs botten - de som inte kan lyftas på land; samma fenomen observeras när en val av någon anledning spolas upp på stranden - djuret kan inte röra sig utanför vattenmiljön - dess vikt överstiger dess muskelsystems förmåga. Samtidigt motstår lätta kroppar nedsänkning i vatten: att sänka en boll i storleken av en liten vattenmelon kräver både styrka och fingerfärdighet; Det kommer med största sannolikhet inte att vara möjligt att sänka en boll med en diameter på en halv meter. Det är intuitivt tydligt att svaret på frågan - varför en kropp flyter (och en annan sjunker) är nära relaterad till effekten av vätskan på kroppen som är nedsänkt i den; man kan inte nöja sig med svaret att lätta kroppar flyter och tunga sjunker: en stålplåt kommer naturligtvis att sjunka i vatten, men gör man en låda av den, så kan den flyta; men hennes vikt kommer inte att förändras.

För att förstå karaktären av kraften som verkar från en vätska på en nedsänkt kropp räcker det att överväga ett enkelt exempel (fig. 1).

Kuben är nedsänkt i vatten, och både vattnet och kuben är orörliga. Det är känt att trycket i en tung vätska ökar i proportion till djupet - det är uppenbart att en högre kolonn av vätska pressar kraftigare på basen. Detta tryck verkar inte bara nedåt, utan också i sidled och uppåt med samma intensitet - detta är Pascals lag.

Om vi ​​betraktar krafterna som verkar på kuben (fig. 1), så på grund av den uppenbara symmetrin är krafterna som verkar på de motsatta sidoytorna lika och motsatt riktade - de försöker komprimera kuben, men kan inte påverka dess balans eller rörelse . Krafterna som verkar på de övre och undre ytorna kvarstår. Eftersom trycket på djupet är större än vid ytan av vätskan och, och , sedan > . Eftersom krafterna F 2 och F 1 är riktade i motsatta riktningar, då är deras resultant lika med skillnaden F 2 – F 1 och är riktad i riktning mot större kraft, det vill säga uppåt. Denna resultant är den arkimedeiska kraften, det vill säga kraften som trycker ut kroppen ur vätskan.

Arkimedes lag

Arkimedes lag är formulerad enligt följande:en kropp som ligger i en vätska (eller gas) tappar lika mycket i vikt som vätskan (eller gasen) väger i den volym som förskjuts av kroppen.

1.3. Vad beror flytkraften på?

En kropps beteende i en vätska beror på förhållandet mellan gravitationsmodulerna F T och den arkimedeiska styrkan F A som verkar på denna kropp. Följande tre fall är möjliga:

1. F t > F A – kroppen drunknar;
2. F t = F A – en kropp flyter i en vätska;
3. Med A – kroppen flyter upp tills den börjar flyta på vätskans yta.

En kropps beteende i en vätska beror också på förhållandet mellan kroppens och vätskans densiteter. Därför, för att bestämma beteendet hos en kropp i en vätska, kan vi jämföra densiteternakroppar och vätskor. I det här fallet är tre situationer också möjliga:

1. ρ av kroppen > ρ av vätskan – kroppen sjunker
2. ρ kropp = ρ vätska – kroppen flyter
3. kroppen ρ vätskor - kroppen flyter upp.

Låt oss ge exempel.

Järndensitet – 7800 kg/m 3 , vattendensitet – 1000 kg/m 3 . Det betyder att en bit järn kommer att sjunka i vatten. Isdensitet – 900 kg/m 3 , vattendensitet – 1000 kg/m 3 , så is inte sjunker i vatten, och om du kastar den i vatten kommer den att börja flyta och flyta på ytan.

2. Praktisk del

2.1. Bevis på existensen av arkimedisk styrka

Låt oss göra ett experiment: ta en cylinder upphängd i en dynamometer och mät vikten av denna cylinder. Låt oss sänka det i ett kärl med vatten. Låt oss väga det igen. Vi märkte att cylinderns vikt blev lättare.

Låt oss upprepa experimentet med en annan kropp - ett gäng nycklar. Vikten av bunten nedsänkt i vatten blev återigen mindre.

Slutsats: varje kropp som är nedsänkt i en vätska är föremål för en flytande kraft som kallas arkimedeisk kraft.

2.2. Beräkning av arkimedeisk styrka

Låt oss beräkna flytkraften.

För att göra detta, låt oss mäta vikten av en kropp i luften och sedan mäta vikten av samma kropp, men helt nedsänkt i vatten. Skillnaden mellan dessa krafter kommer att vara värdet av den arkimedeiska kraften.

F A = ​​P i luft. – P i vatten.

Annars kan den arkimediska kraften beräknas genom att känna till vätskans densitet och kroppens volym nedsänkt i denna vätska, med hjälp av formeln:

F A = ​​​​g ρ f V t

2.3. Jämförelse av gravitation och arkimedisk kraft

Låt oss göra ett experiment.

Låt oss ta en kropp - en bubbla med en viss mängd sand. Låt oss bestämma tyngdkraften och den arkimedeiska kraften som verkar på denna kropp. Låt oss jämföra dem. Vi ser att om:

F t > F A – kroppen drunknar;

F t = F A – en kropp flyter i en vätska;

Med A – kroppen flyter upp

Slutsats: beteendet hos en kropp i en vätska beror på förhållandet mellan gravitationsmodulerna F T och den arkimedeiska styrkan F A som verkar på denna kropp.

2.4 Jämförelse av densiteter av vätska och kropp

Låt oss göra ett experiment till. Låt oss ta kroppar vars densitet är mindre eller större än vattentätheten. Låt oss sänka ner dem i vatten. Det får vi se"kroppar som är tyngre än en vätska, som sänks ner i den, sjunker djupare och djupare tills de når botten och, medan de är i vätskan, förlorar de lika mycket i sin vikt som vätskan väger, räknat i kropparnas volym, ”-som Arkimedes sa.

Slutsats: en kropps beteende i en vätska beror på förhållandet mellan kroppens och vätskans densitet.

2.5 Jämförelse av den arkimedeiska kraften som verkar på en kropp i vätskor med olika densitet

Låt oss göra ett experiment: ta två vätskor med olika densitet: schampo och färskvatten och en bit plasticine. Låt oss bestämma flytkraften som verkar på plasticinefrån var och en av vätskorna. Vi kommer att se att den arkimediska kraften visade sig vara annorlunda: för en vätska med högre densitet (schampo) är den större än för en vätska med lägre densitet (färskvatten).

Vi vet att varje kropp i en vätska påverkas av två krafter riktade i motsatta riktningar: gravitation och arkimedesk kraft. Tyngdkraften är lika med kroppens vikt och är riktad nedåt, medan den arkimedeiska kraften beror på vätskans densitet och är riktad uppåt. Hur fysiken förklarar kropparnas flytande, och vilka är förutsättningarna för flytande kroppar på ytan och i vattenpelaren?

Skick för flytande kroppar

Enligt Arkimedes lag är villkoret för att kroppar ska flyta följande: om tyngdkraften är lika med den arkimedeiska kraften, så kan kroppen vara i jämvikt var som helst i vätskan, det vill säga flyta i sin tjocklek. Om tyngdkraften är mindre än den arkimedeiska kraften, kommer kroppen att stiga från vätskan, det vill säga flyta. I fallet när kroppens vikt är större än den arkimedeiska kraften som trycker ut den, kommer kroppen att sjunka till botten, det vill säga sjunka. Flytkraften beror på vätskans densitet. Men om en kropp flyter eller sjunker beror på kroppens densitet, eftersom dess densitet kommer att öka dess vikt. Om kroppens densitet är högre än densiteten av vatten, kommer kroppen att drunkna. Vad ska man göra i det här fallet?

Tätheten hos torrt trä på grund av håligheter fyllda med luft är mindre än vattnets densitet och trädet kan flyta på ytan. Men järn och många andra ämnen är mycket tätare än vatten. Hur är det möjligt att bygga fartyg av metall och transportera olika laster på vatten i det här fallet? Och för detta kom mannen på ett litet trick. Skrovet på ett fartyg som är nedsänkt i vatten görs voluminöst, och inuti detta fartyg har stora hålrum fyllda med luft, vilket kraftigt minskar fartygets totala densitet. Mängden vatten som förträngs av fartyget ökas således kraftigt, vilket ökar dess flytkraft, och fartygets totala densitet görs mindre än vattentätheten, så att fartyget kan flyta på ytan. Därför har varje fartyg en viss gräns för mängden last som det kan bära. Detta kallas fartygets förskjutning.

Skilja på tom förskjutningär massan av själva skeppet, och total förskjutning- detta är det tomma deplacementet plus den totala massan av besättningen, all utrustning, förnödenheter, bränsle och last som ett givet fartyg normalt kan bära utan risk att drunkna i relativt lugnt väder.

Kroppstätheten hos organismer som lever i vattenmiljön är nära vattnets densitet. Tack vare detta kan de stanna i vattenpelaren och simma tack vare de anordningar som ges till dem av naturen - simfötter, fenor etc. Ett speciellt organ, simblåsan, spelar en viktig roll i fiskens rörelse. Fisken kan ändra volymen av denna bubbla och mängden luft i den, på grund av vilken dess totala densitet kan ändras, och fisken kan simma på olika djup utan att uppleva besvär.

Människokroppens densitet är något större än vattentätheten. Men en person, när han har en viss mängd luft i sina lungor, kan också lugnt flyta på vattenytan. Om du för experimentets skull, medan du är i vattnet, andas ut all luft från dina lungor, kommer du sakta att börja sjunka till botten. Kom därför alltid ihåg att simning inte är läskigt, det är farligt att svälja vatten och släppa in det i lungorna, vilket är den vanligaste orsaken till tragedier på vattnet.

Vätsketryckets brottkraft motverkas av motståndskraften hos väggmaterialet M:

М=2σ р δ L,

där σр är materialets draghållfasthet, δ är väggtjockleken, L är rörets längd, 2 är motståndskraften som verkar på båda sidor.

Förutsatt att systemet är i jämvikt, likställer vi krafterna för vätsketrycket och motståndet hos väggmaterialet P x =M som vi får:

P Ld=2σ р δ L

P δ=2σр δ, alltså

P=2σ р δ/d.

Ris. 3.15. Vätsketryck på rörets innerväggar

3.8. Arkimedes lag och villkoren för flytande kroppar

En kropp helt eller delvis nedsänkt i en vätska upplever ett totalt tryck från vätskan, riktat från botten till toppen och lika med vätskans vikt i volymen av den nedsänkta delen av kroppen:

P = ρgWт.

Med andra ord är en kropp nedsänkt i en vätska utsatt för en flytkraft som är lika med vätskans vikt i denna kropps volym. Denna kraft kallas Arkimedes makt, och dess definition är Arkimedes lag.

Ris. 3.17. Tyngdpunkt C och förskjutningscentrum d för kärlet

För en homogen kropp som flyter på ytan gäller följande förhållande:

Wl / Wt = ρm / ρ,

där W t är volymen av den flytande kroppen; ρm – kroppstäthet. Förhållandet mellan densiteten av en flytande kropp och vätska är omvänt proportionell mot förhållandet mellan volymen av kroppen och volymen av vätskan som förskjuts av den.

I teorin om flytande kroppar används två begrepp: flytkraft och stabilitet.

Flytkraft är en kropps förmåga att flyta i ett halvt nedsänkt tillstånd.

Stabilitet är förmågan hos en flytande kropp att återställa störd balans efter att ha eliminerat yttre krafter (till exempel vind eller en skarp sväng) som orsakar en rullning.

Vikten av vätskan i kärlet som tas i volymen av den nedsänkta delen av kärlet kallas förskjutning, och appliceringspunkten för det resulterande trycket (d.v.s. tryckets centrum) är

förskjutningscentrum.

Teorin om flytande kroppar bygger på Arkimedes lag. Förskjutningscentrum sammanfaller inte alltid med tyngdpunkten för kropp C. Om den är högre än tyngdpunkten så kantrar inte fartyget. I fartygets normala position ligger tyngdpunkten C och förskjutningscentrum d på samma vertikala linje O"-O", som representerar fartygets symmetriaxel och kallas navigationsaxeln (Fig. 3.17). .

Låt, under påverkan av yttre krafter, kärlet luta i en viss vinkel α, en del av kärlet KLM kom ut ur vätskan och en del K"L"M", tvärtom, störtade in i det. I detta fall, vi får en ny position för förskjutningscentrum - d". Låt oss applicera en lyftkraft P på punkten d" och förlänga linjen för dess verkan tills den skär symmetriaxeln O"-O. Den resulterande punkten m kallas metacenter, och segmentet mC = h

kallad metacentrisk höjd. Vi kommer att anta h

positiv om punkt m ligger ovanför punkt C, och negativ annars.

Betrakta nu fartygets jämviktsförhållanden: om h > 0, så återgår fartyget till sin ursprungliga position; om h =0, så är detta fallet

Kommunal budgetutbildningsinstitution i staden Ulyanovsk "Grundskola nr 75"

Kreativt arbete

"Arkimedes lag.

Flytande kroppar"

Genomförd av: årskurs 7B

Simendeeva Diana

Chef: fysiklärare

Zakharova Galina Mikhailovna

Ulyanovsk

2017

Innehåll

1Introduktion: sida 2

1.1 Mål och hypoteser. sid.3

2. Huvudinnehåll. s.4

2.1. Biografi av Archimedes. s.4,5

2.2 Arkimedes lag s.5

2.3 Villkor för flytande kroppar. s.5

2.4 s.5

3. Arbetsordningen. s.6

3.1.Del jag

3.2.Del II

4. Sammanfattningar

5. Ansökningar

6. Litteratur

1.1 Mål och hypoteser.

Mål:

Studera biografin om Archimedes

Ta reda på kropparnas flytande förhållanden

Utforska hur det beror påF Apå vätskans densitet och volym

Hypoteser:

Beror det på F A från ρ och Och v T

Seglingsförhållandena beror påρ och Och mg

2. Huvuddel

2.1.Arkimedes biografi.

Arkimedes (Fig. 1) föddes 287 f.Kr. i staden Syrakusa, som ligger på ön Sicilien. Arkimedes far, Phidias, var matematiker och astronom För att få en utbildning gick Arkimedes till det andliga och vetenskapliga centret för den eran - Alexandria i Egypten.

I Alexandria fick Arkimedes grunderna för vetenskaplig kunskap och träffade sin tids framstående vetenskapsmän, astronomen Conon från Samos och Eratosthenes från Cyrene. Arkimedes upprätthöll vänlig korrespondens med dem till slutet av sitt liv. Det måste antas att det var i Alexandria, som flitigt besökte dess berömda bibliotek, som Arkimedes blev bekant med verken av kända filosofer och geometrar från det förflutna - Eudoxus, Demokritos och många andra.
Efter att ha avslutat sina studier i Alexandria i Egypten återvände Arkimedes till Syrakusa. Redan under hans livstid bildades legender om Arkimedes.

En av de mest kända intrigen av legenderna om Arkimedes kan kallas "Kung Hieros krona." Enligt denna legend hade Arkimedes i uppdrag att avgöra om denna krona var gjord av rent guld, eller om silver hade tillsatts till guldet under dess tillverkning. Lösningen på detta problem kom till Arkimedes medan han tog ett bad: genom att sänka ner kronan i vatten kan du ta reda på dess specifika vikt genom den undanträngda volymen vätska; det kommer att vara annorlunda för en gyllene krona och en krona "med en blandning". Med ett rop av "Eureka!" Arkimedes hoppade ur badet och sprang naken genom gatorna i Syrakusa. Lösningen på problemet med kronan lade grunden för vetenskapen om hydrostatik, vars grundare var Arkimedes, som beskrev dess grunder i sitt arbete "On the Floating of Bodies." Kraften som trycker upp vilken kropp som helst ur vattnet kallas fortfarande för arkimedeisk kraft idag.

En annan legend berättar att Archimedes lyckades flytta det tunga flerdäcksskeppet Syracuse med en handrörelse tack vare det system av block han utvecklade, det så kallade pulleyblocket.

"Ge mig ett stöd så kommer jag att förändra världen", enligt legenden, sa Arkimedes i samband med denna händelse. Använd spaken för att zooma

kraft används nu i alla mekaniska system. Arkimedes uppfinningar inkluderar Archimedes skruven, eller skruven, designad för att ösa ut vatten; det används fortfarande i Egypten idag.

Den huvudsakliga vetenskapen som Arkimedes ägnade sig åt var matematik. Arkimedes verk visar att han var extremt bekant med sin tids matematik och astronomi. Ett antal av Arkimedes verk inom matematikområdet tar formen av brev till hans vänner och kollegor. Han utförde forskning inom alla områden av matematiken på sin tid: aritmetik, algebra, geometri.
Huvudproblemen i Arkimedes matematiska verk är problem med att hitta ytareor och volymer, som nu kan klassificeras som matematisk analys. Som ett resultat av sin forskning hittade Arkimedes en allmän formel för beräkning av ytor och volymer, baserad på utmattningsmetoden från hans föregångare, matematikern Eudoxus från Cnidus. Före Arkimedes kunde ingen forskare hitta en algoritm för att beräkna ytan och volymen av en sfär. Denna studie, som presenterades i verket "On the Sphere and the Cylinder", ansågs av Archimedes själv vara höjdpunkten i hans vetenskapliga forskning. Enligt legenden bad han om att rista en bild av en boll och en cylinder på sin gravsten.
Arkimedes prestationer inom astronomi inkluderar byggandet av ett "planetarium" för att observera rörelsen av de fem planeterna i solsystemet, solens och månens uppgång. Arkimedes försökte beräkna avstånden till planeterna; hans misstag var den geocentriska världsbilden som var utbredd vid den tiden. För att hedra Arkimedes, med tanke på hans astronomiska forskning, namngavs en krater och en bergskedja på månen, såväl som en av asteroiderna. I Arkimedes hemstad, Syrakusa, bär ett av torgen hans namn.

2.2 Arkimedes lag

Arkimedes lag är formulerad enligt följande:

en kropp nedsänkt i en vätska (eller gas) utsätts för en flytkraft lika med vikten av vätskan (eller gasen) i volymen av den nedsänkta delen av kroppen .

F A=sid V

(\displaystyle (F)_(A)=\rho (g)V,) Var R (\displaystyle\rho) - densitet av vätska (gas),(\displaystyle (g)) g är accelerationen av fritt fall, och(\displaystyle V) V - volymen av den nedsänkta delen av kroppen (eller den del av kroppens volym som ligger under ytan). Om en kropp flyter på ytan (rör sig jämnt upp eller ner), är flytkraften lika stor (och motsatt i riktning) som tyngdkraften som verkar på volymen vätska (gas) som förskjuts av kroppen, och är appliceras på denna volyms tyngdpunkt.

2.3 Villkor för flytande kroppar.

En fast kropp nedsänkt i en vätska påverkas av en arkimedeisk kraft F A och gravitation mg. Beroende på förhållandet mellan krafterna mg och F A kroppen kan sjunka, flyta och flyta upp till ytan. Om mg > F A , kroppen drunknar; om mg = F A , sedan flyter kroppen inuti vätskan eller på dess yta; om mg< F A , sedan flyter kroppen upp tills den arkimediska kraften och tyngdkraften är lika stora Kroppen flyter på ytan omR f = R T ; kroppen drunknar omR t > R och ; kroppen flyter upp omR T< R och.

2.4 .Vad beror flytkraften på?

Flytkraft beror på: från Vt, från vätskedensitet, nedsänkningsdjup, från formföremål med samma volym.

3. Ordningen på arbetet.

3.1. Experimentera med ett ägg.

Målet med arbetet :

Undersök beteendet hos ett rått ägg i olika typer av vätskor.

Bevisa flytkraftens beroende av vätskans densitet. Framsteg :

1.Ta ett rått ägg och olika typer av vätskor:

rent vatten,

mättad saltlösning,

2. Bestäm tyngdkraften som verkar på ett ägg i luft och i vätskor av olika slag växelvis.

Forskningsresultat:

Den resulterande kraften som verkade på äggen i luft visade sig vara större än i vätska.

Den resulterande kraften som verkar på ägg i olika typer av vätskor visade sig vara olika

Slutsats

3.2. Experimentera med potatis.

Målet med arbetet :

Undersök potatis beteende i olika typer av vätskor.

Bevisa flytkraftens beroende av vätskans densitet.

Framsteg :

1.Ta potatis och olika typer av vätskor.

rent vatten,

mättad saltlösning,

2. Bestäm tyngdkraften som verkar i vätskor av olika slag.

Forskningsresultat:

Den resulterande kraften som verkade på potatisen i luft var större än i vätska.

Den resulterande kraften som verkar på potatis i olika typer av vätskor visade sig vara olika

(ju större densitet vätskan har, desto mindre blir den resulterande kraften)

Slutsats

Experimentet visar att flytkraften beror på kroppens volym och vätskans densitet. Den resulterande kraften, som bestämmer en kropps beteende i en vätska, beror på kroppens massa, volym och vätskans densitet.

5. Referenser

1.Internetresurser

2. Fysik 7:e klass A.V. Peryshkin, DROFA Publishing House

6. Ansökningar

(Figur 1)

När man förbereder en saltlösning med en viss densitet, sänker hemmafruar ett rått ägg i det: om lösningens densitet är otillräcklig sjunker ägget, om det är tillräckligt flyter det. Densiteten av sockerlag under konservering bestäms på samma sätt. av materialet i detta stycke kommer du att lära dig när en kropp flyter i en vätska eller gas, när den flyter och när den sjunker.

Vi underbygger kropparnas flytande förhållanden

Du kan säkert ge många exempel på kroppar som flyter. Fartyg och båtar, träleksaker och ballonger flyter, fiskar, delfiner och andra varelser simmar. Vad avgör kroppens förmåga att simma?

Låt oss göra ett experiment. Låt oss ta ett litet kärl med vatten och flera bollar gjorda av olika material. Vi kommer växelvis att sänka ner kropparna i vatten och sedan släppa dem utan en initial hastighet. Vidare, beroende på kroppens densitet, är olika alternativ möjliga (se tabell).

Alternativ 1. Dyk. Kroppen börjar sjunka och sjunker så småningom till botten av kärlet. Låt oss ta reda på varför detta händer. Två krafter verkar på kroppen:

Kroppen sjunker, vilket gör att kraften nedåt är större:

en kropp sjunker i en vätska eller gas om kroppens densitet är större än vätskans eller gasens densitet.

Alternativ 2. Flytande inuti vätskan. Kroppen sjunker inte eller flyter, utan förblir flytande inuti vätskan.

Försök att bevisa att i det här fallet är kroppens densitet lika med vätskans densitet:

en kropp flyter inuti en vätska eller gas om kroppens densitet är lika med vätskans eller gasens densitet.

Alternativ 3. Uppstigning. Kroppen börjar flyta och stannar så småningom på ytan av vätskan, delvis nedsänkt i vätskan.

Medan kroppen flyter upp är den arkimedeiska kraften större än tyngdkraften:

Att stoppa en kropp på ytan av en vätska innebär att den arkimedeiska kraften och tyngdkraften balanseras: ^ sträng = F arch.

en kropp flyter i en vätska eller gas eller flyter på ytan av en vätska om kroppens densitet är mindre än vätskans eller gasens densitet.

Vi observerar hur kroppar flyter i vilda djur

Kropparna hos invånarna i hav och floder innehåller mycket vatten, så deras genomsnittliga densitet är nära vattentätheten. För att kunna röra sig fritt i en vätska måste de "kontrollera" den genomsnittliga densiteten i sin kropp. Låt oss ge exempel.

Hos fiskar med simblåsa sker sådan kontroll på grund av förändringar i blåsans volym (bild 28.1).

Nautilus blötdjuret (Fig. 28.2), som lever i tropiska hav, kan snabbt flyta upp och sjunka till botten igen på grund av att det kan förändra volymen av inre håligheter i kroppen (blötdjuret lever i en spiralvriden skal).

Vattenspindeln, utbredd i Europa (Fig. 28.3), bär med sig in i djupet ett luftskal på buken - det är detta som ger den en reserv av flytkraft och hjälper den att återvända till ytan.

Att lära sig att lösa problem

Uppgift. En kopparkula som väger 445 g har en hålighet inuti med en volym på 450 cm 3. Kommer den här bollen att flyta i vatten?

Analys av ett fysiskt problem. För att svara på frågan om hur en boll kommer att bete sig i vatten måste du jämföra bollens (sfärens) densitet med densiteten

i °dy (vatten).

För att beräkna densiteten för en boll måste du bestämma dess volym och massa. Massan av luft i bollen är obetydlig jämfört med massan av koppar, så t av bollen = t av koppar. Volymen av bollen är volymen av kopparskalet Koppar och volymen av håligheten V -. Kopparskalets volym kan bestämmas genom att veta

massa och densitet av koppar.

Vi lär oss om tätheten av koppar och vatten från densitetstabeller (s. 249).

Det är tillrådligt att lösa problemet i de presenterade enheterna.

2. Genom att känna till bollens volym och massa bestämmer vi dess densitet:

Analys av resultatet: bollens densitet är mindre än vattentätheten, så bollen kommer att flyta på vattenytan.

Svar: ja, bollen kommer att flyta på vattenytan.

Låt oss sammanfatta det

En kropp sjunker i en vätska eller gas om kroppens densitet är större än vätskans eller gasens densitet (p t >p g) · En kropp flyter inuti en vätska eller gas om kroppens densitet är lika med densiteten av vätskan eller gasen (t = p g). En kropp flyter i en vätska eller gas eller flyter på ytan av en vätska om kroppens densitet är mindre än vätskans eller gasens densitet

Kontrollfrågor

1. Under vilka förhållanden kommer en kropp att sjunka i en vätska eller gas? Ge exempel. 2. Vilket villkor måste vara uppfyllt för att en kropp ska flyta inuti en vätska eller gas? Ge exempel. 3. Formulera tillståndet under vilket en kropp i en vätska eller gas flyter upp. Ge exempel. 4. Under vilka förhållanden kommer en kropp att flyta på ytan av en vätska? 5. Varför och hur ändrar invånarna i hav och floder sin täthet?

Övning nr 28

1. Kommer ett enhetligt blyblock att flyta i kvicksilver? i vatten? i solrosolja?

2. Placera kulorna som visas i Fig. 1, i ordning efter ökande densitet.

3. Kommer ett block med en massa på 120 g och en volym på 150 cm 3 att flyta i vatten?

4. Enligt fig. 2 Förklara hur en ubåt dyker och kommer till ytan.

5. Kroppen flyter i fotogen, helt nedsänkt i den. Bestäm kroppens massa om dess volym är 250 cm3.

6. Tre vätskor som inte blandas hälldes i kärlet - kvicksilver, vatten, fotogen (Fig. 3). Sedan sänktes tre kulor ner i kärlet: stål, skum och ek.

Hur är vätskeskikten ordnade i kärlet? Bestäm vilken boll som är vilken. Förklara dina svar.

7. Bestäm volymen på den del av amfibiefordonet som är nedsänkt i vatten om en arkimedisk kraft på 140 kN verkar på fordonet. Vad är massan på amfibiefordonet?

8. Komponera ett problem omvänt till problemet som diskuteras i § 28 och lös det.

9. Upprätta en överensstämmelse mellan densiteten hos en kropp som flyter i vatten och den del av denna kropp som ligger ovanför vattenytan.

Ar t = 400 kg/m 3 1 0

Brt = 600 kg/m32°D

Vrt = 900 kg/m 3 3 0, 4

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

10. En anordning för att mäta vätskors densitet kallas en hydrometer. Med hjälp av ytterligare informationskällor, lär dig om strukturen hos en hydrometer och principen för dess funktion. Skriv instruktioner om hur man använder en hydrometer.

11. Fyll i tabellen. Tänk på att kroppen i varje fall är helt nedsänkt i vätskan.

Experimentell uppgift

"Kartesisk dykare". Gör en fysisk leksak inspirerad av den franske vetenskapsmannen Rene Descartes. Häll vatten i en plastburk med tättslutande lock och placera en liten bägare (eller liten medicinflaska) delvis fylld med vatten, hål nere, i den (se bild). Det ska finnas tillräckligt med vatten i bägaren så att bägaren sticker ut något över vattenytan i burken. Stäng burken tätt och tryck ihop sidorna. Observera bägarens beteende. Förklara enhetens funktion.

LABORATORIEARBETE Nr 10

Ämne. Bestämning av kropparnas flytförhållanden.

Syfte: att experimentellt bestämma under vilka förhållanden: en kropp flyter på ytan av en vätska; kroppen flyter inuti vätskan; kroppen sjunker i vätskan.

Utrustning: provrör (eller liten medicinflaska) med propp; tråd (eller tråd) 20-25 cm lång; behållare med torr sand; en mätcylinder till hälften fylld med vatten; vågar med vikter; Pappersservetter.

instruktioner för arbetet

Förbereder för experimentet

1. Innan du börjar, se till att du vet svaren på följande frågor.

1) Vilka krafter verkar på en kropp nedsänkt i en vätska?

2) Vilken formel används för att hitta tyngdkraften?

3) Vilken formel används för att hitta den arkimedeiska kraften?

4) Vilken formel används för att hitta medeldensiteten för en kropp?

2. Bestäm skaldelningsvärdet för mätcylindern.

3. Fäst provröret på gängan så att du, med gängan, kan sänka ner provröret i mätcylindern och sedan ta bort det.

4. Kom ihåg reglerna för arbete med vågar och förbered vågen för användning. Experimentera

Följ säkerhetsinstruktionerna strikt (se flygblad). Ange omedelbart mätresultaten i tabellen.

Experiment 1. Bestämning av det tillstånd under vilket en kropp sjunker i en vätska.

1) Mät volymen vatten V 1 i mätcylindern.

2) Fyll provröret med sand. Stäng kontakten.

3) Sänk ner provröret i mätcylindern. Som ett resultat bör provröret vara i botten av cylindern.

4) Mät volymen V 2 av vatten och provrör; bestäm provrörets volym:

5) Ta ut provröret och torka av det med en servett.

6) Placera provröret på vågen och mät dess massa till närmaste 0,5 g. Experiment 2. Bestäm under vilket tillstånd en kropp flyter inuti en vätska.

1) Genom att hälla ut sand ur provröret, se till att provröret flyter fritt inuti vätskan.

Experiment 3. Bestämning av det tillstånd under vilket en kropp reser sig och flyter på ytan av en vätska.

1) Häll lite mer sand ur provröret. Se till att provröret flyter till ytan av vätskan efter att ha blivit helt nedsänkt i vätskan.

2) Upprepa stegen som beskrivs i punkterna 5-6 i experiment 1.

Bearbetar experimentresultaten

1. För varje upplevelse:

1) gör en schematisk ritning där du avbildar krafterna som verkar på provröret;

2) beräkna medeldensiteten för provröret med sand.

2. Skriv in beräkningsresultaten i tabellen; fyll i den.

Analys av experimentet och dess resultat

Efter att ha analyserat resultaten, dra en slutsats som anger under vilka förhållanden: 1) kroppen sjunker i vätskan; 2) kroppen flyter inuti vätskan; 3) kroppen flyter på vätskans yta.

Kreativ uppgift

Föreslå två sätt att bestämma medeldensiteten för ett ägg. Skriv ner en plan för varje experiment.

Detta är läroboksmaterial