Instrumaterialoj Leĝo de Arkimedo konsistas el Bazaj Kompetentecoj kaj Kompetentecaj Atingindikiloj, Lernado-Materialoj, Specimenaj Demandoj, Praktikaj Demandoj kaj Formaj Testoj.
A. Bazaj Kompetentecoj
3. 1 Aplikante la leĝojn de statikaj fluidoj en ĉiutaga vivo
4.1 Dezajnado kaj farado de eksperimentoj, kiuj utiligas la ecojn de statikaj fluidoj, inkluzive de prezento de la eksperimentaj rezultoj kaj ilia utiligo.
B. Indikiloj de Kompetenteca Atingo
1. Memorado (C1), komprenado (C2), aplikado (C3), manalizu (C4) kaj konkludu (C5) la koncepton de flospovo, la leĝon de Arkimedo kaj la koncepton de flosado, ŝvebado, sinkado
2. Solvu (C4) kaj korektu (C6) demandojn pri flospovo kaj la leĝo de Arkimedo
3. Plenumado (P2) de la eksperimento hLeĝo de Arkimedo
4. Montru (P3) kaj determinu (P5) gestas ŝvebantaj kaj hLeĝo de Arkimedo
LEĜO DE ARĤIMEDO
I. ENKONDUKO
Ĉu vi iam estis sur ŝipo? Ŝipo kun tre granda maso ne sinkas, dum malgranda, malpeza roko povas. Kial tio estas vera?
Ĉu vi scias, kio estas la bildo maldekstre? Submarŝipo estas ŝipo, kiu povas flosi sur la surfaco de la maro kaj ankaŭ plonĝi subakve. Kiel submarŝipo flosas kaj plonĝas?
Kion vi vidas en la bildo dekstre? Varmaeraj balonoj povas flugi je altaj altitudoj. Kial balonoj povas flugi, kaj kiel oni flugigas varmaeran balonon?
Ŝipoj povas flosi sur la surfaco de la maro kaj plonĝi subakve, same kiel balonoj povas flosi en la atmosfero, alinome aero. Por kompreni tion, vi devas unue kompreni Leĝo de ArkimedoPor ke vi komprenu la leĝon de Arkimedo, vi devas unue kompreni la koncepton Flospovo.
Bildfonto: Google.com
II. FLOSEMO FORTO
Kiu ŝajnas pli malpeza, roko levita surtere aŭ la sama roko levita en akvo? Se vi neniam spertis tion, vi devus provi ĝin por respondi ĉi tiun demandon. Estas pli peze levi rokon surtere, sed la sama roko estas pli malpeza levita en akvo. Ĉi tio ŝuldiĝas al la flosforto.
Kiam objekto estas metita en fluidon, estos premdiferenco inter la fluido ĉe la supro de la objekto kaj la fluido ĉe la fundo de la objekto. La fluido ĉe la fundo de la objekto havas pli grandan premon ol la fluido ĉe la supro. sur objekto. Flospovo okazas pro diferencoj en fluidpremo je malsamaj profundoj.
En la bildo, objekto videblas flosanta en likvaĵo. La likvaĵo sub la fluido havas pli grandan premon ol la likvaĵo super la objekto, ĉar la likvaĵo sub la objekto havas pli grandan profundon ol la likvaĵo super la objekto (h2 > h1).
Informoj: FA = flosforto, ρ = denseco de likvaĵo, g = akcelo pro gravito, V = volumeno de objekto mergita en likvaĵo
Anstataŭigi ρV en la formulo de la flosforto kun m en la formulo de la denseco:
Informoj: m = maso, g = akcelo pro gravito, w = gravito.
Surbaze de ekvacio 2, la flosforto (FA) egalas al la pezo (w) de la delokiĝinta fluido. VLa volumeno de delokigita fluido estas la sama kiel la volumeno de la objekto en la fluido.
III. LA LEĜO DE ARĤIMEDO
Kiam objekto estas tute aŭ parte mergita en fluido, la fluido penas supreniran forton (flospovon) sur la objekton, kie la grandeco de la flospovo egalas al la pezo de la delokiĝinta fluido. La volumeno de la delokiĝinta fluido egalas al la volumeno de la objekto mergita en la fluido.
IV. FLOSADO, FLOSADO, SINKIĜADO
4.1 ŜVEBLANTA
Objekto flosas sur la surfaco de fluido se:
1. La pezo de objekto pli malgranda ol flosforto (w < FA), aŭ
2. La denseco de la objekto estas pli malgranda ol la denseco de la fluido ( )
Se la flosforto estas pli granda ol la gravito, tiam la rezulta forto ne estas nulo, laŭ la leĝoj de Neŭtono pri moviĝo la objekto moviĝos supren. Sed en realeco la objekto ripozas sur la surfaco de la likvaĵo. Laŭ la unua leĝo de Neŭtono, se objekto ripozas, tiam
ΣFy = 0
FA – w – Fa = 0
FA = w + Fa
FA = flosforto penita de la likvaĵo sur la objekton, Fa = atmosfera puŝo, w = la pezo de la objekto.
4.2 FLOSANTE
Objekto flosas sur la surfaco de fluido se:
1. La pezo de objekto kune kun Flosforto (w = FA), aŭ
2. La denseco de la objekto estas la sama kiel la denseco de la fluido ( )
Laŭ la unua leĝo de Neŭtono, se objekto estas en ripozo, tiam
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = w
4.3 SINKIĜO
1. La pezo de objekto pli granda ol flosforto (w > FA), aŭ
2. La denseco de la objekto estas pli granda ol la denseco de la fluido ( )
Laŭ la unua leĝo de Neŭtono, se objekto estas en ripozo, tiam
ΣFy = 0
w – FA – N = 0
w = FA +N
FA = flosforto penita de la likvaĵo sur la objekton, N = normala forto penita de la bazo sur la objekton, w = la pezo de la objekto.
Kial ŝipoj flosas?
Post studado de la supra klarigo, nun vi provas respondi la demandon, kial ŝipo kun granda maso ne sinkas dum malpeza sablo sinkas en la maro? Sablo sinkas ĉar la denseco de sablo estas pli granda ol la denseco de marakvo. Dume, ŝipoj, kvankam faritaj el fero, havas densecon pli grandan ol la denseco de marakvo (la denseco de fero estas 7874 kg/m²).3 , la denseco de marakvo estas 1025 kg/m²3), sed la volumeno de la ŝipo estas tiel granda, ke la denseco de la ŝipo, se kalkulita per la denseca formulo ρ = m / V estas pli malgranda ol la denseco de marakvo.
Se ni uzas la koncepton de flospovo kaj gravito, ŝipoj flosas ĉar la flospovo estas pli granda ol la gravito de la ŝipo.
Kiel submarŝipoj plonĝas
Por flosi, la denseco de submarŝipo devas esti pli malgranda ol la denseco de marakvo, simile submarŝipo povas plonĝi se ĝia denseco estas pli granda ol aŭ egala al la denseco de marakvo. La volumeno de submarŝipo estas la sama, do por ke ĝi plonĝu kaj flosu, la denseco de la submarŝipo povas esti ŝanĝita per enmeto de akvo kaj aero en la balastajn tankojn. Se vi volas plonĝi, metu akvon en la balastan tankon kaj se vi volas flosi al la surfaco, la akvo estas forigita el la tanko kaj aero estas enmetita en la tankon.
Uzante la koncepton de flospovo kaj gravito, submarŝipo povas flosi se la flospovo estas pli granda ol la gravito de la submarŝipo. Submarŝipo povas plonĝi se la gravito de la ŝipo estas pli granda ol la flospovo penanta marakvo sur la submarŝipon.
Kial kaj kiel varmaerbalonoj povas flugi
Balonoj flugas en la aero ĉar ene de la balono estas gaso, kies denseco estas pli malgranda ol la denseco de la aero ĉirkaŭ ĝi. Aliflanke, se la denseco de la gaso ene de la balono estas la sama kiel la denseco de la aero ĉirkaŭ ĝi, la balono falas sur la teron kaj ne flugas al alta loko.
Uzante la koncepton de flospovo, varmaerbalono leviĝas ĉar la flospovo estas pli granda ol la gravito de la balono. La balono falas teren kiam la gravito de la balono estas pli granda ol la flospovo penita de la aero sur la balono.
V. EKZEMPLAJ DEMANDOJ
5.1. La pezo de la ŝarĝo en aero estas 5 N, la pezo de la ŝarĝo kiam mezurita en likvaĵo estas 4 N. Kiom granda estas la flosforto?
Diskuto
Estas konate:
Pezo de ŝarĝo en aero (w) = 5 N
Pezo de ŝarĝo en akvo (wF) = 4 N
Demandis: Flosforto (FA)
Respondo:
Kiam mezurata en likvaĵo, iom da pezo de la ŝarĝo perdiĝas pro la flosforto. La grandeco de la flosforto = la diferenco inter la pezo de la ŝarĝo en aero kaj la pezo de la ŝarĝo en la likvaĵo.
FA = 5 – 4 = 1 Neŭtonoj
5.2. Ujo plena de akvo estas plenigita per ŝtono, kio kaŭzas, ke iom da akvo elverŝiĝas. La volumeno de la disverŝita akvo estas 0,1 m³.3.. Denseco de akvo = 1000 kg/m³3, Akcelo pro gravito 10 m/s2Kiom da flosforto la akvo penas sur la rokon?
Diskuto
Estas konate:
Volumeno de disverŝita akvo (V) = 0,1 m3
Denseco de akvo (ρ) = 1000 kg/m²3
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s2
Demandis: Flosforto (FA)
Respondo:
FA = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. Kiam objekto estas metita en ujon plenan de marakvo, iom da marakvo elverŝiĝas je 0,2 m3Denseco de marakvo = 1025 kg/m³3Akcelo pro gravito estas 10 m/s2Kalkulu la pezon de la delokiĝinta/verŝita marakvo.
Diskuto
Estas konate:
Volumeno (V) = 0,2 m³3
Denseco de marakvo (ρ) = 1025 kg/m³3.
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s2
Demandis: Pezo de marakvo delokiĝinta/disverŝita
Respondo:
La leĝo de Arkimedo deklaras, ke la grando de la flosforto = la pezo de la delokiĝinta/verŝita marakvo
FA = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. Metalo pezas 100 N kiam mezurita en aero kaj 80 N kiam mezurita en akvo. Kio estas la volumeno de la metalo? La denseco de akvo = 1000 kg/m²3, akcelo pro gravito = 10 m/s2.
Diskuto
Estas konate:
Pezo en aero (w) = 100 N
Pezo en akvo (w)f) = 80 N
Denseco de akvo (ρ) = 1000 kg/m²3
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s2
Demandis: Metala volumeno
Respondo:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρgV
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 Voltoj
5.5. Objekto pezanta 20 N estas metita en likvaĵon. Se la flosforto estas 30 N, ĉu la objekto sinkas, flosas aŭ ŝvebas?
Diskuto
La flosforto estas pli granda ol la pezo de la objekto, FA > w, tiel ke la objekto flosas.
Objekto sinkas se la flosforto estas malpli ol la pezo de la objekto (FA < w)
VI. PRAKTIKAJ DEMANDOJ KAJ RESPONDOJ
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. FORMIGAJ TESTO-DEMANDOJ
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
