Nastavni materijali Arhimedov zakon sastoji se od osnovnih kompetencija i pokazatelja postignuća kompetencija, materijala za učenje, primjera pitanja, pitanja za vježbu i formativnih testova.
A. Osnovne kompetencije
3. 1 Primjena zakona statičkih fluida u svakodnevnom životu
4.1 Osmišljavanje i provođenje eksperimenata koji koriste svojstva statičkih fluida, uključujući prezentaciju eksperimentalnih rezultata i njihove upotrebe.
B. Pokazatelji postignuća kompetencija
1. Pamćenje (C1), razumijevanje (C2), primjena (C3), manalizirati (C4) i zaključiti (C5) koncept uzgona, Arhimedov zakon i koncept plutanja, lebdenja, tonjenja
2. Riješite (C4) i ispravite (C6) zadatke o uzgonu i Arhimedovom zakonu
3. Provođenje (P2) eksperimenta hArhimedov zakon
4. Prikažite (P3) i odredite (P5) gpluta i hArhimedov zakon
ARHIMEDOV ZAKON
I. UVOD
Jeste li ikada bili na brodu? Brod s vrlo velikom masom ne potone, dok mala, lagana stijena može. Zašto je to tako?
Znate li što je na slici lijevo? Podmornica je brod koji može plutati na površini mora, a također i roniti pod vodom. Kako podmornica pluta i roni?
Što vidite na slici desno? Baloni na vrući zrak mogu letjeti na velikim visinama. Zašto baloni lete i kako se leti balonom na vrući zrak?
Brodovi mogu plutati na površini mora i roniti pod vodom, baš kao što baloni mogu plutati u atmosferi, tj. zraku. Da biste to razumjeli, prvo morate razumjeti Arhimedov zakonDa biste razumjeli Arhimedov zakon, prvo morate razumjeti koncept Uzgon.
Izvor slike: Google.com
II. SILA UZGONA
Što se osjeća lakše, kamen podignut na kopnu ili isti kamen podignut u vodi? Ako to nikada niste iskusili, trebali biste pokušati odgovoriti na ovo pitanje. Teže je podići kamen na kopnu, ali isti kamen je lakši podignut u vodi. To je zbog sile uzgona.
Kada se objekt stavi u tekućinu, postojat će razlika tlaka između tekućine na vrhu objekta i tekućine na dnu objekta. Tekućina na dnu objekta ima veći tlak od tekućine na vrhu. na objektu. Uzgon nastaje zbog razlika u tlaku fluida na različitim dubinama.
Na slici se vidi objekt kako pluta u tekućini. Tekućina ispod tekućine ima veći tlak od tekućine iznad objekta, jer tekućina ispod objekta ima veću dubinu od tekućine iznad objekta (h2 > h1).
Informacije: FA = sila uzgona, ρ = gustoća tekućine, g = ubrzanje gravitacije, V = volumen objekta uronjenog u tekućinu
Zamijeniti ρV u formuli za silu uzgona s m u formuli za gustoću:
Informacije: m = masa, g = ubrzanje uslijed gravitacije, w = gravitacija.
Na temelju jednadžbe 2, sila uzgona (FA) jednaka je težini (w) istisnute tekućine. VVolumen istisnute tekućine jednak je volumenu tijela u tekućini.
III. ARHIMEDOV ZAKON
Kada je objekt potpuno ili djelomično uronjen u tekućinu, tekućina djeluje silom uzgona na objekt, pri čemu je veličina sile uzgona jednaka težini istisnute tekućine. Volumen istisnute tekućine jednak je volumenu objekta uronjenog u tekućinu.
IV. PLUTAJUĆI, PLUTAJUĆI, TONJUĆI
4.1 PLUTAJUĆI
Predmet pluta na površini tekućine ako je:
1. Težina predmeta manji nego sila uzgona (w < FA), ili
2. Gustoća objekta je manja od gustoće fluida ( )
Ako je sila uzgona veća od sile gravitacije, tada rezultantna sila nije nula, prema Newtonovim zakonima gibanja objekt će se kretati prema gore. Ali u stvarnosti objekt miruje na površini tekućine. Prema Newtonovom prvom zakonu, ako objekt miruje, tada
ΣFy = 0
FA – w – Na = 0
FA = w + Fa
FA = sila uzgona koju tekućina djeluje na objekt, Fa = atmosferski potisak, w = težina objekta.
4.2 PLUTAJUĆI
Predmet pluta na površini tekućine ako:
1. Težina predmeta zajedno s Sila uzgona (w = FA), ili
2. Gustoća objekta je jednaka gustoći fluida ( )
Prema Newtonovom prvom zakonu, ako objekt miruje, onda
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = w
4.3 POTONUĆE
1. Težina predmeta lebih besar nego sila uzgona (w > FA), ili
2. Gustoća objekta je veća od gustoće fluida ( )
Prema Newtonovom prvom zakonu, ako objekt miruje, onda
ΣFy = 0
w – NA – N = 0
w = FA + N
FA = sila uzgona koju tekućina djeluje na objekt, N = normalna sila kojom baza djeluje na objekt, w = težina objekta.
Zašto brodovi plutaju?
Nakon što ste proučili gornje objašnjenje, sada pokušavate odgovoriti na pitanje zašto brod velike mase ne tone, dok lagani pijesak tone u moru? Pijesak tone jer je gustoća pijeska veća od gustoće morske vode. U međuvremenu, brodovi, iako napravljeni od željeza, imaju gustoću veću od gustoće morske vode (gustoća željeza je 7874 kg/m3 , gustoća morske vode je 1025 kg/m³3), ali volumen broda je toliko velik da se gustoća broda, ako se izračuna pomoću formule gustoće ρ = m / V je manji od gustoće morske vode.
Ako koristimo koncept uzgona i gravitacije, brodovi plutaju jer je uzgon veći od gravitacije broda.
Kako podmornice rone
Da bi plutala, gustoća podmornice mora biti manja od gustoće morske vode, slično tome, podmornica može roniti ako je njezina gustoća veća ili jednaka gustoći morske vode. Volumen podmornice je isti, pa da bi ronila i plutala, gustoća podmornice može se promijeniti stavljanjem vode i zraka u balastne tankove. Ako želite roniti, stavite vodu u balastni tank, a ako želite isplivati na površinu, voda se uklanja iz tanka, a zrak se stavlja u tank.
Koristeći koncept uzgona i gravitacije, podmornica može plutati ako je sila uzgona veća od gravitacije podmornice. Podmornica može zaroniti ako je gravitacija broda veća od sile uzgona kojom morska voda djeluje na podmornicu.
Zašto i kako baloni na vrući zrak mogu letjeti
Baloni lete zrakom jer se unutar balona nalazi plin čija je gustoća manja od gustoće zraka oko njega. S druge strane, ako je gustoća plina unutar balona ista kao i gustoća zraka oko njega, balon pada na tlo i ne leti na visoko mjesto.
Koristeći koncept uzgona, balon na vrući zrak se diže jer je sila uzgona veća od gravitacije balona. Balon pada na tlo kada je gravitacija balona veća od sile uzgona kojom zrak djeluje na balon.
V. PRIMJERI PITANJA
5.1. Težina tereta u zraku je 5 N, težina tereta mjerena u tekućini je 4 N. Kolika je sila uzgona?
Rasprava
Poznato je:
Težina tereta u zraku (w) = 5 N
Težina tereta u vodi (wF) = 4 N
Pitao/la sam: Sila uzgona (FA)
Džavab:
Kada se mjeri u tekućini, dio težine tereta se gubi zbog sile uzgona. Veličina sile uzgona = razlika između težine tereta u zraku i težine tereta u tekućini.
FA = 5 – 4 = 1 Newtona
5.2. Posuda puna vode napunjena je kamenom, zbog čega se dio vode prolije. Volumen prolivene vode je 0,1 m3.. Gustoća vode = 1000 kg/m3, Ubrzanje zbog gravitacije 10 m/s2Kolika je sila uzgona voda na stijenu?
Rasprava
Poznato je:
Volumen prolivene vode (V) = 0,1 m3
Gustoća vode (ρ) = 1000 kg/m3
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s2
Pitao/la sam: Sila uzgona (FA)
Džavab:
FA = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. Kada se predmet stavi u posudu punu morske vode, dio morske vode se prolije za 0,2 m3Gustoća morske vode = 1025 kg/m3Ubrzanje zbog gravitacije je 10 m/s2Izračunajte težinu istisnute/prolivene morske vode.
Rasprava
Poznato je:
Volumen (V) = 0,2 m3
Gustoća morske vode (ρ) = 1025 kg/m3.
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s2
Pitao/la sam: Težina istisnute/izlivene morske vode
Džavab:
Arhimedov zakon kaže da je veličina sile uzgona = težina istisnute/prolivene morske vode
FA = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. Metal teži 100 N kada se mjeri u zraku i 80 N kada se mjeri u vodi. Koliki je volumen metala? Gustoća vode = 1000 kg/m3, ubrzanje zbog gravitacije = 10 m/s2.
Rasprava
Poznato je:
Težina u zraku (w) = 100 N
Težina u vodi (w)f) = 80 N
Gustoća vode (ρ) = 1000 kg/m3
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s2
Pitao/la sam: Volumen metala
Džavab:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. Predmet mase 20 N stavljen je u tekućinu. Ako je sila uzgona 30 N, tone li predmet, pluta li ili pluta?
Rasprava
Sila uzgona je veća od težine objekta, FA > w, tako da objekt pluta.
Predmet tone ako je sila uzgona manja od težine predmeta (FA < w)
VI. VJEŽBA S PITANJIMA I ODGOVORIMA
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. PITANJA ZA FORMATIVNI TEST
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
????
