Arximed Qanununun tədris materialları Əsas Səriştələr və Səriştə Nailiyyət Göstəriciləri, Təlim Materialları, Nümunə Suallar, Təcrübə Sualları və Formativ Testlərdən ibarətdir.
A. Əsas Səriştələr
3.1 Statik mayelərin qanunlarının gündəlik həyatda tətbiqi
4.1 Statik mayelərin xüsusiyyətlərindən istifadə edən təcrübələrin dizaynı və aparılması, o cümlədən təcrübə nəticələrinin və onların istifadəsinin təqdimatı.
B. Səriştəlilik Nailiyyəti Göstəriciləri
1. Üzmə qabiliyyəti anlayışını, Arximed qanununu və üzmə, asılı qalma, batma anlayışlarını xatırlamaq (C1), anlamaq (C2), tətbiq etmək (C3), təhlil etmək (C4) və nəticə çıxarmaq (C5)
2. Üzmə qabiliyyəti və Arximed qanunu ilə bağlı (C4) sualları həll edin və düzəldin (C6).
3. Arximed qanunu üzərində təcrübə aparın (P2)
4. (P3)-ü göstərin və üzmə qüvvəsini və Arximed qanununu (P5) təyin edin.
ARXİMED QANUNU
I. GİRİŞ
Heç gəmidə olmusunuzmu? Çox böyük kütləyə malik gəmi batmır, kiçik, yüngül qaya isə batır. Niyə belədir?
Soldakı şəklin nə olduğunu bilirsinizmi? Sualtı qayıq dənizin səthində üzən və eyni zamanda sualtı dala bilən bir gəmidir. Sualtı qayıq necə üzür və dalır?
Sağdakı şəkildə nə görürsünüz? İsti hava şarları yüksək hündürlüklərdə uça bilər. Şarlar niyə uçur və isti hava şarını necə uçurmaq olar?
Gəmilər dəniz səthində üzə və su altında dala bilər, necə ki, şarlar atmosferdə, yəni havada üzə bilir. Bunu anlamaq üçün əvvəlcə Arximed qanununu başa düşməlisiniz. Arximed qanununu anlamaq üçün əvvəlcə üzmə qabiliyyəti anlayışını başa düşməlisiniz.
Şəkil mənbəyi: Google.com
II. SÜZÜCÜ QÜVVƏ
Hansı daha yüngül hiss olunur, quruda qaldırılan qaya, yoxsa suda qaldırılan eyni qaya? Əgər bunu heç vaxt yaşamamısınızsa, bu suala cavab tapmaq üçün sınamalısınız. Quruda qaldırılan qaya daha ağırdır, amma eyni qaya suda daha yüngül qaldırılır. Bu, üzmə qüvvəsi ilə bağlıdır.
Bir cisim mayeyə batırıldıqda, cismin üstündəki maye ilə altındakı maye arasında təzyiq fərqi olacaq. Cisim altındakı mayenin təzyiqi cismin üstündəki mayedən daha yüksəkdir. Üzmə qabiliyyəti müxtəlif dərinliklərdə maye təzyiqindəki fərqə görə yaranır.
Şəkildə mayenin içində üzən bir cisim görünür. Mayenin altındakı mayenin təzyiqi, cismin üzərindəki mayedən daha böyükdür, çünki cismin altındakı mayenin dərinliyi cismin üzərindəki mayedən daha böyükdür (h2 > h1).
Təsvir: FA = üzmə qüvvəsi, ρ = mayenin sıxlığı, g = cazibə qüvvəsindən qaynaqlanan sürətlənmə , V = mayeyə batırılmış cismin həcmi
Üzmə Qüvvəsi düsturundakı ρV-ni sıxlıq düsturundakı m ilə əvəz edin :
Təsvir: m = kütlə, g = cazibə qüvvəsi sürətlənməsi, w = cazibə qüvvəsi.
2-ci tənliyə əsasən, üzmə qüvvəsi (FA ) sıxışdırılmış mayenin çəkisinə (w) bərabərdir. Yerindəyişdirilmiş mayenin həcmi mayedəki cismin həcminə bərabərdir.
III. ARXİMED QANUNU
Bir cisim tamamilə və ya qismən mayeyə batırıldıqda, maye cisimə yuxarıya doğru hərəkət edən qüvvə (üzənlik) tətbiq edir və burada üzənlik qüvvəsinin böyüklüyü yerdəyişən mayenin çəkisinə bərabərdir. Yerdəyişən mayenin həcmi mayeyə batırılan cismin həcminə bərabərdir.
IV. ÜZƏN, ÜZƏN, BATAN
4.1 ÜZƏN
Bir cisim mayenin səthində üzür, əgər:
1. Cismin cazibə qüvvəsi üzmə qüvvəsindən (w < F A ) kiçikdir və ya
2. Cismin sıxlığı mayenin sıxlığından kiçikdir ( )
Əgər qaldırıcı qüvvə cazibə qüvvəsindən böyükdürsə, onda yaranan qüvvə sıfır deyil, çünki Nyutonun hərəkət qanunlarına görə, cisim yuxarı doğru hərəkət edəcək. Amma əslində cisim mayenin səthində sükunətdədir. Nyutonun birinci qanununa görə, əgər cisim sükunətdədirsə, onda
ΣFy = 0
F A – w – F a = 0
F A = w + F a
F A = mayenin cisimə təsir etdiyi üzmə qüvvəsi, Fa = atmosfer itələmə qüvvəsi , w = cismin çəkisi.
4.2 ÜZƏN
Bir cisim mayenin səthində üzür, əgər:
1. Cismin çəkisi üzmə qüvvəsi ilə eynidir (w = F A ), və ya
2. Cismin sıxlığı mayenin sıxlığı ilə eynidir ( )
Nyutonun birinci qanununa görə, əgər cisim sükunətdədirsə, onda
Σ F y = 0
F A – w = 0
F A = w
4.3 BATMA
1. Cismin cazibə qüvvəsi üzmə qüvvəsindən (w > F A ) daha böyükdür və ya
2. Cismin sıxlığı mayenin sıxlığından böyükdür ( )
Nyutonun birinci qanununa görə, əgər cisim sükunətdədirsə, onda
Σ F y = 0
w – F A – N = 0
w = FA + N
F A = mayenin cisimə təsir edən üzmə qüvvəsi, N = cismin üzərindəki əsas tərəfindən tətbiq olunan normal qüvvə , w = cismin cazibə qüvvəsi.
Niyə gəmilər üzür?
Yuxarıdakı təsviri araşdırdıqdan sonra, indi suala cavab verməyə çalışırsınız ki, niyə böyük kütləyə malik gəmi dənizdə batarkən batmır? Qum batır, çünki qumun sıxlığı dəniz suyunun sıxlığından çoxdur. Gəmi dəmirdən ibarət olsa da, sıxlığı dəniz suyunun sıxlığından daha böyükdür (dəmirin sıxlığı 7874 kq/m3 , dəniz suyunun sıxlığı isə 1025 kq/m3-dür ) , lakin gəminin həcmi çox böyükdür, buna görə də sıxlıq düsturu ρ = m/V ilə hesablandıqda gəminin sıxlığı dəniz suyunun sıxlığından kiçikdir.
Əgər üzmə qabiliyyəti və cazibə qüvvəsi anlayışlarından istifadə etsək, gəmilər üzür, çünki üzmə qabiliyyəti gəminin cazibə qüvvəsindən daha böyükdür.
Sualtı qayıqlar necə dalır
Üzmək üçün sualtı qayığın sıxlığı dəniz suyunun sıxlığından az olmalıdır, eynilə də sualtı qayığın sıxlığı dəniz suyunun sıxlığından çox və ya bərabərdirsə, dala bilər. Sualtı qayığın həcmi eynidir, ona görə də onun dala bilməsi və üzməsi üçün sualtı qayığın sıxlığı ballast çənlərinə su və hava qoymaqla dəyişdirilə bilər. Dalış etmək istəyirsinizsə, ballast çəninə su tökün və səthə çıxmaq istəyirsinizsə, su çəndən çıxarılır və çənə hava daxil edilir.
Üzmə qüvvəsi və cazibə qüvvəsi anlayışlarından istifadə edərək, sualtı qayıq üzmə qüvvəsi sualtı qayığın cazibə qüvvəsindən böyükdürsə, üzə bilər. Gəminin cazibə qüvvəsi dəniz suyunun sualtı qayığa təsir etdiyi üzmə qüvvəsindən böyükdürsə, sualtı qayıq dala bilər.
İsti hava balonları niyə və necə uça bilər
Şarlar havada uçur, çünki şarın içərisində sıxlığı ətrafdakı havanın sıxlığından kiçik olan qaz var. Digər tərəfdən, əgər şarın içindəki qazın sıxlığı ətrafındakı havanın sıxlığı ilə eynidirsə, şar yerə düşür və yüksək bir yerə uçmur.
Üzmə qüvvəsi anlayışından istifadə edərək, isti hava şarı qalxır, çünki üzmə qüvvəsi şarın cazibə qüvvəsindən böyükdür. Şarın cazibə qüvvəsi havanın şarın üzərinə tətbiq etdiyi üzmə qüvvəsindən böyük olduqda, şar yerə düşür.
V. NÜMUNƏ SUALLAR
5.1. Yükün havadakı çəkisi 5 N, mayedə ölçüldükdə isə 4 N-dir. Üzmə qüvvəsi nə qədərdir?
Müzakirə
Məlumdur:
Havadakı yükün çəkisi (w) = 5 N
Suda yükün çəkisi (w F ) = 4 N
Sual verildi: Üzmə qüvvəsi ( FA )
Cavab:
Mayedə ölçüldükdə, yükün çəkisinin bir hissəsi üzmə qüvvəsi səbəbindən itir. Üzmə qüvvəsinin böyüklüyü = yükün havadakı çəkisi ilə mayedəki yükün çəkisi arasındakı fərqdir.
F A = 5 – 4 = 1 Nyuton
5.2. Su ilə dolu bir qaba daş qoyulur ki, suyun bir hissəsi tökülsün. Tökülən suyun həcmi 0,1 m3-dür . Suyun sıxlığı = 1000 kq/m3 , cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi 10 m/s2 -dir . Su daşa nə qədər üzmə qüvvəsi təsir edir?
Müzakirə
Məlumdur:
Tökülmüş suyun həcmi (V) = 0,1 m3
Suyun sıxlığı ( ρ ) = 1000 kq/ m³
Cazibə qüvvəsinə görə sürətlənmə (g) = 10 m/s 2
Sual verildi: Üzmə qüvvəsi ( FA )
Cavab:
F A = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. Dəniz suyu ilə dolu bir qaba bir əşya qoyulduqda, dəniz suyunun bir hissəsi 0,2 m3-ə qədər dağılır . Dəniz suyunun sıxlığı = 1025 kq/m3 . Cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi 10 m/s2-dir . Yerindəyişdirilmiş/tökülmüş dəniz suyunun çəkisini hesablayın.
Müzakirə
Məlumdur:
Həcm (V) = 0,2 m3
Dəniz suyunun sıxlığı (ρ) = 1025 kq/ m³.
Cazibə qüvvəsinə görə sürətlənmə (g) = 10 m/s 2
Sual verildi: Daşınan/tökülən dəniz suyunun çəkisi
Cavab:
Arximed qanununda deyilir ki, üzmə qüvvəsinin böyüklüyü yerdəyişmə/tökülmüş dəniz suyunun çəkisi kimidir.
F A = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. Bir metal havada ölçüldükdə 100 N, suda ölçüldükdə isə 80 N ağırlığında olur. Metalın həcmi nə qədərdir? Suyun sıxlığı = 1000 kq/m3 , cazibə qüvvəsindən qaynaqlanan sürətlənmə = 10 m/ s2.
Müzakirə
Məlumdur:
Havadakı çəki (w) = 100 N
Suda çəki (w f ) = 80 N
Suyun sıxlığı ( ρ) = 1000 kq/ m³
Cazibə qüvvəsinə görə sürətlənmə (g) = 10 m/s 2
Sual verildi: Metalın həcmi
Cavab:
F A = 100 – 80 = 20 N
F A = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. 20 N ağırlığında bir cisim mayenin içinə yerləşdirilir. Əgər qaldırıcı qüvvə 30 N-dirsə, cisim batır, üzür, yoxsa üzür?
Müzakirə
Suya qaldırma qüvvəsi cismin çəkisindən böyükdür, F A > w, buna görə də cisim üzür.
Suya qaldırma qüvvəsi cismin çəkisindən azdırsa (F A < w), cisim batır.
VI. MƏŞQ SUALLARI VƏ CAVAB AÇARLARI
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. FORMATIV TEST SUALLARI
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
