Sisu
“Oasis of the Seas” on maailma suurim kruiisilaev massiga 100 000 tonni, kuid siiski hõljub. Laevade projekteerijad kasutavad Archimedese põhimõtet, mille kohaselt peab paat ujuma tõrjuma võrdse koguse vett rohkem kui tema enda kaal. See keeruline kontseptsioon tehakse õpilastele kättesaadavamaks, kasutades allpool kirjeldatud huvitavaid demonstratsioone ja katseid.
Kuidas see kõik alguse sai
Vana-Kreekas tellis kuningas Hiero II kohaliku kullassepa meisterdatud krooni. Ta kahtles, kas tegemist on puhta kullaga, mistõttu andis filosoof-teadlane Archimedes ülesande selle välja selgitada. Archimedes astus sooja vanni ja nägi, et vannist vajunud vesi nägi vett üle külje, kui ta vajus vanni ja mõistis, et ümberpaigutatud vesi on võrdne tema keha mahuga. “Eureka!” Hüüatas ta, kui otsustas, et saab selle võru mahu ja tiheduse arvutamiseks kasutada seda ümberpaigutamise tehnikat. Tema test näitas, et kroonide tihedus oli väiksem kui kuld, seega polnud kroon puhas kuld.
Pall versus korp
Küsimusele, miks alumiiniumsilinder vajub, võib õpilane vastata valesti: “Kuna see kaalub rohkem.” Andke õpilastele kaks 5-tollise alumiiniumfooliumi tükki. Leia mõlema mass. Paluge õpilastel purustada üks ruut fooliumit tihedaks palliks, visata see vette ja vaadata, kuidas see vajub. Katsetage teise ruuduga, kuni leiate viisi alumiiniumi hõljumiseks. Kui alumiinium on paadikujuline, siis see hõljub, kuna maht on tunduvalt suurenenud, samas kui mass on jäänud samaks. Paadi kere on õhuga täidetud, suurendades mahtu ilma olulist kaalu lisamata. Paat hõljub, kui paadi mass on väiksem kui vesi, mida ta välja tõrjub. Õõneskere korral tõrjub paat rohkem vett kui palli.
Hõljuv heeliumiballoon
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesRaskusjõud sõltub objekti massist, et see vedeliku kaudu alla tõmmata. Kui objekt hakkab vajuma, toimib objekti üles tõukamiseks ujuv jõud. Kui gravitatsioonijõud on suurem kui ujuvjõud, siis objekt vajub. Heeliumi õhupallid hõljuvad õhus, kuna nende väljutatava õhu mass on suurem kui heeliumi ja õhupalli mass. Seo pael heeliumiballooni külge ja see hõljub, kuna ujuv jõud on suurem kui gravitatsioonijõud. Suurendage raskuse jõudu, suurendades kaalu. Siduge ribad lindiga, suurendades kaalu, kuni õhupall vajub. Nüüd näpistage väikseid tükke saialilli, kuni õhupall hakkab aeglaselt tõusma. Kui saate õhupalli hõljuda, on gravitatsioonijõud võrdne ujuva jõuga.
Ujuv viinamari
Archimedese põhimõtet kasutades saavad õpilased kindlaks teha, kas objekt vajub või hõljub erinevates vedelikes. Valmistage selge klaas sooja veega. Lisage viinamari ja see vajub. Lisage klaasi soola ja viinamari hakkab hõljuma. Pea meeles Archimedese printsiipi: kui objekt kaalub vedelikus rohkem kui tema enda maht, vajub see ära. Soola lisamine veele suurendab massi mahuühiku kohta, kuni see on võrdne või tihedam kui viinamari. Sel ajal ujub viinamari.