Lesmateriaal De wet fan Archimedes bestiet út basiskompetinsjes en yndikatoaren foar kompetinsjeberik, learmateriaal, foarbyldfragen, oefenfragen en formative toetsen.
A. Basiskompetinsjes
3. 1 Tapassing fan 'e wetten fan statyske floeistoffen yn it deistich libben
4.1 It ûntwerpen en útfieren fan eksperiminten dy't gebrûk meitsje fan 'e eigenskippen fan statyske floeistoffen, ynklusyf in presintaasje fan 'e eksperimintele resultaten en har gebrûk.
B. Yndikatoaren foar kompetinsjeberik
1. Unthâlde (C1), begripe (C2), tapasse (C3), manalysearje (C4) en konkludearje (C5) it konsept fan driuwfermogen, de wet fan Archimedes en it konsept fan driuwen, sweven, sinken
2. Los (C4) fragen op en korrigearje (C6) oer driuwfermogen en de wet fan Archimedes
3. It eksperimint útfiere (P2) hDe wet fan Archimedes
4. Lit (P3) sjen en bepaal (P5) gder binne driuwende en hDe wet fan Archimedes
DE WET FAN ARCHIMEDES
I. YNLIEDING
Hawwe jo ea op in skip west? In skip mei in tige grutte massa sinkt net, wylst in lytse, lichte rots dat wol kin. Wêrom is dit sa?
Witte jo wat de ôfbylding links is? In dûkboat is in skip dat op it oerflak fan 'e see driuwe kin en ek ûnder wetter dûke kin. Hoe driuwt en dûkt in dûkboat?
Wat sjogge jo op 'e ôfbylding rjochts? Hjitteloftballonnen kinne op grutte hichten fleane. Wêrom fleane ballonnen, en hoe fleane jo in hjitteloftballon?
Skippen kinne op it oerflak fan 'e see driuwe en ûnder wetter dûke, krekt sa't ballonnen yn 'e atmosfear, ek wol loft, driuwe kinne. Om dit te begripen, moatte jo earst begripe De wet fan ArchimedesOm de wet fan Archimedes te begripen, moatte jo earst it konsept begripe Drijffermogen.
Ofbyldingsboarne: Google.com
II. DRIFTKRACHT
Hokker fielt lichter, in rots dy't oan lân optild wurdt of deselde rots dy't yn wetter optild wurdt? As jo dit noch noait meimakke hawwe, moatte jo it besykje om dizze fraach te beantwurdzjen. It is swierder om in rots oan lân op te tillen, mar deselde rots wurdt lichter yn wetter optild. Dit komt troch de driuwkrêft.
As in objekt yn in floeistof pleatst wurdt, sil der in drukferskil wêze tusken de floeistof oan 'e boppekant fan it objekt en de floeistof oan 'e ûnderkant fan it objekt. De floeistof oan 'e ûnderkant fan it objekt hat in gruttere druk as de floeistof oan 'e boppekant. op in objekt. Drijffermogen ûntstiet troch ferskillen yn floeistofdruk op ferskate djipten.
Op de ôfbylding wurdt in objekt sjoen dat yn in floeistof driuwt. De floeistof ûnder de floeistof hat in gruttere druk as de floeistof boppe it objekt, om't de floeistof ûnder it objekt in gruttere djipte hat as de floeistof boppe it objekt (h2 > oere1).
Ynformaasje: FA = driuwkrêft, ρ = tichtheid fan floeistof, g = fersnelling troch swiertekrêft, V = folume fan objekt ûnderdompele yn floeistof
Ferfange ρV yn 'e formule foar driuwkrêft mei m yn 'e formule foar tichtens:
Ynformaasje: m = massa, g = fersnelling troch swiertekrêft, w = swiertekrêft.
Basearre op fergeliking 2, de driuwkrêft (FA) is gelyk oan it gewicht (w) fan 'e ferpleatste floeistof. VIt folume fan ferpleatste floeistof is itselde as it folume fan it objekt yn 'e floeistof.
III. DE WET FAN ARCHIMEDES
As in objekt folslein of foar in part yn in floeistof ûnderdompele is, oefenet de floeistof in opwaartse krêft (driuwfermogen) út op it objekt, wêrby't de grutte fan 'e driuwkrêft gelyk is oan it gewicht fan 'e ferpleatste floeistof. It folume fan 'e ferpleatste floeistof is gelyk oan it folume fan it objekt dat yn 'e floeistof ûnderdompele is.
IV. DRIEVEN, DRIEVEN, SINKE
4.1 DRIJVEND
In objekt driuwt op it oerflak fan in floeistof as:
1. It gewicht fan in objekt lytser as driuwkrêft (w < FA), of
2. De tichtheid fan it objekt is lytser as de tichtheid fan 'e floeistof ()
As de driuwende krêft grutter is as de swiertekrêft, dan is de resultearjende krêft net nul, neffens de bewegingswetten fan Newton sil it objekt omheech bewege. Mar yn werklikheid is it objekt yn rêst op it oerflak fan 'e floeistof. Neffens de earste wet fan Newton, as in objekt yn rêst is, dan
ΣFy = 0
FA – w – Fa = 0
FA = w + Fa
FA = driuwende krêft útoefene troch de floeistof op it objekt, Fa = atmosfearyske driuwkrêft, w = it gewicht fan it objekt.
4.2 DRIJVEND
In objekt driuwt op it oerflak fan in floeistof as:
1. It gewicht fan in objekt tegearre mei Drijfkrêft (w = FA), of
2. De tichtheid fan it objekt is itselde as de tichtheid fan 'e floeistof ()
Neffens de earste wet fan Newton, as in objekt yn rêst is, dan
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = w
4.3 SINKEN
1. It gewicht fan in objekt grutter as driuwkrêft (w > FA), of
2. De tichtheid fan it objekt is grutter as de tichtheid fan 'e floeistof ()
Neffens de earste wet fan Newton, as in objekt yn rêst is, dan
ΣFy = 0
w – FA – N = 0
w = FA + N.
FA = driuwende krêft útoefene troch de floeistof op it objekt, N = normale krêft útoefene troch de basis op it objekt, w = it gewicht fan it objekt.
Wêrom driuwe skippen?
Nei it bestudearjen fan 'e útlis hjirboppe, besykje jo no de fraach te beantwurdzjen, wêrom sinkt in skip mei in grutte massa net wylst ljocht sân yn 'e see sinkt? Sân sinkt om't de tichtheid fan sân grutter is as de tichtheid fan seewetter. Underwilens hawwe skippen, hoewol makke fan izer, in tichtheid dy't grutter is as de tichtheid fan seewetter (de tichtheid fan izer is 7874 kg/m³3 , de tichtheid fan seewetter is 1025 kg/m³3), mar it folume fan it skip is sa grut dat de tichtheid fan it skip, as berekkene mei de formule foar tichtheid ρ = m / V is lytser as de tichtheid fan seewetter.
As wy it konsept fan driuwfermogen en swiertekrêft brûke, driuwe skippen om't it driuwfermogen grutter is as de swiertekrêft fan it skip.
Hoe ûnderseeboaten dûke
Om te driuwen moat de tichtheid fan in dûkboat lytser wêze as de tichtheid fan seewetter, likegoed kin in dûkboat dûke as syn tichtheid grutter is as of gelyk is oan de tichtheid fan seewetter. It folume fan in dûkboat is itselde, dus om te dûken en te driuwen, kin de tichtheid fan 'e dûkboat feroare wurde troch wetter en loft yn 'e ballasttanks te dwaan. As jo dûke wolle, dogge jo wetter yn 'e ballasttank en as jo nei it oerflak driuwe wolle, wurdt it wetter út 'e tank helle en wurdt loft yn 'e tank set.
Mei it konsept fan driuwfermogen en swiertekrêft kin in dûkboat driuwe as de driuwkrêft grutter is as de swiertekrêft fan 'e dûkboat. In dûkboat kin dûke as de swiertekrêft fan it skip grutter is as de driuwkrêft dy't seewetter op 'e dûkboat útoefenet.
Wêrom en hoe kinne hjitteluchtballonnen fleane
Ballonnen fleane yn 'e loft om't der yn 'e ballon gas sit dat in tichtheid hat dy't lytser is as de tichtheid fan 'e omlizzende loft. Oan 'e oare kant, as de tichtheid fan it gas yn 'e ballon itselde is as de tichtheid fan 'e loft deromhinne, falt de ballon op 'e grûn en fljocht net nei in hege plak.
Mei it konsept fan driuwfermogen giet in hjitteloftballon omheech om't de driuwkrêft grutter is as de swiertekrêft fan 'e ballon. De ballon falt op 'e grûn as de swiertekrêft fan 'e ballon grutter is as de driuwkrêft dy't de loft op 'e ballon útoefenet.
V. FOARBYLDFRAGEN
5.1. It gewicht fan 'e lading yn loft is 5 N, it gewicht fan 'e lading as it yn floeistof metten wurdt is 4 N. Hoe grut is de driuwkrêft?
Diskusje
It is bekend:
Gewicht fan lading yn loft (w) = 5 N
Gewicht fan lading yn wetter (wF) = 4 N
Frege: Drijfkrêft (FA)
Antwurd:
As it yn in floeistof metten wurdt, giet in part fan it gewicht fan 'e lading ferlern troch de driuwkrêft. De grutte fan 'e driuwkrêft = it ferskil tusken it gewicht fan 'e lading yn loft en it gewicht fan 'e lading yn 'e floeistof.
FA = 5 – 4 = 1 Newton
5.2. In kontener fol wetter wurdt fol mei in stien, wêrtroch't in part fan it wetter derút streamt. It folume fan it ferspilde wetter is 0,1 m³3.. Dichtheid fan wetter = 1000 kg/m³3, Fersnelling troch swiertekrêft 10 m/s2Hoefolle driuwkrêft oefenet it wetter út op 'e rots?
Diskusje
It is bekend:
Folume fan ferspild wetter (V) = 0,1 m3
Dichtheid fan wetter (ρ) = 1000 kg/m²3
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Frege: Drijfkrêft (FA)
Antwurd:
FA = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. As in objekt yn in kontener fol seewetter pleatst wurdt, streamt in part fan it seewetter 0,2 m út3. Dichtheid fan seewetter = 1025 kg/m3De fersnelling troch swiertekrêft is 10 m/s2Bereken it gewicht fan it ferpleatste/ferspilde seewetter.
Diskusje
It is bekend:
Folume (V) = 0,2 m3
Dichtheid fan seewetter (ρ) = 1025 kg/m³3.
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Frege: Gewicht fan ferpleatst/ferspild seewetter
Antwurd:
De wet fan Archimedes stelt dat de grutte fan 'e driuwkrêft = it gewicht fan it ferpleatste/ferspilde seewetter
FA = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. In metaal waacht 100 N as it yn loft metten wurdt en 80 N as it yn wetter metten wurdt. Wat is it folume fan it metaal? De tichtheid fan wetter = 1000 kg/m²3, fersnelling troch swiertekrêft = 10 m/s2.
Diskusje
It is bekend:
Gewicht yn loft (w) = 100 N
Gewicht yn wetter (w)f) = 80 N
Dichtheid fan wetter (ρ) = 1000 kg/m²3
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Frege: Metaalvolume
Antwurd:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. In objekt mei in gewicht fan 20 N wurdt yn in floeistof pleatst. As de driuwkrêft 30 N is, sakket it objekt, driuwt it of driuwt it?
Diskusje
De driuwkrêft is grutter as it gewicht fan it objekt, FA > w, sadat it objekt driuwt.
In objekt sinkt as de driuwkrêft minder is as it gewicht fan it objekt (FA <w)
VI. OEFENFRAGEN EN ANTWOORDSLEUTELS
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. FORMATIVE TESTFRAGEN
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
