Արքիմեդեսի իրավունքի ուսումնական նյութեր

Արքիմեդեսի իրավունքի ուսուցողական նյութերը բաղկացած են հիմնական կարողություններից և կարողությունների ձեռքբերման ցուցիչներից, ուսումնական նյութերից, նմուշային հարցերից, պրակտիկ հարցերից և ձևավորող թեստերից։

Ա. Հիմնական կարողություններ

3.1 Ստատիկ հեղուկների օրենքների կիրառումը առօրյա կյանքում

4.1 Ստատիկ հեղուկների հատկություններն օգտագործող փորձերի նախագծում և անցկացում, ներառյալ փորձարարական արդյունքների ներկայացումը և դրանց օգտագործումը։

Բ. Կարողությունների ձեռքբերման ցուցանիշներ

1. Հիշել (C1), հասկանալ (C2), կիրառել (C3), վերլուծել (C4) և եզրակացնել (C5) լողունակության հասկացությունը, Արքիմեդեսի օրենքը և լողալու, սավառնելու, խորտակվելու հասկացությունները։

2. Լուծեք (C4) և ուղղեք (C6) հարցեր լողունակության և Արքիմեդեսի օրենքի վերաբերյալ։

3. Կատարեք (P2) Արքիմեդեսի օրենքի վերաբերյալ փորձը

4. Ցույց տվեք (P3)-ը և որոշեք (P5) լողունակության ուժը և Արքիմեդեսի օրենքը։

Արքիմեդեսի օրենքը

I. ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Դուք երբևէ նավի վրա եղե՞լ եք։ Շատ մեծ զանգված ունեցող նավը չի խորտակվում, մինչդեռ փոքր, թեթև ժայռը կարող է։ Ինչո՞ւ է դա այդպես։

Գիտե՞ք, թե ինչ է ձախ կողմում պատկերված նկարը։ Սուզանավը նավ է, որը կարող է լողալ ծովի մակերեսին և նաև սուզվել ջրի տակ։ Ինչպե՞ս է սուզանավը լողում և սուզվում։

Ի՞նչ եք տեսնում աջ կողմում գտնվող պատկերում։ Օդապարիկները կարող են թռչել մեծ բարձրությունների վրա։ Ինչո՞ւ են օդապարիկները թռչում, և ինչպե՞ս է թռչում օդապարիկը։

Նավերը կարող են լողալ ծովի մակերեսին և սուզվել ջրի տակ, ինչպես օդապարիկները կարող են լողալ մթնոլորտում, այսինքն՝ օդում: Սա հասկանալու համար նախ պետք է հասկանալ Արքիմեդեսի օրենքը : Արքիմեդեսի օրենքը հասկանալու համար նախ պետք է հասկանալ լողունակության հասկացությունը :

Պատկերի աղբյուր՝ Google.com

II. ԼՈՂՈՒՆԱԿՈՒԹՅԱՆ ՈՒԺ

Ո՞րն է ավելի թեթև զգացվում՝ ցամաքում բարձրացված քարը, թե՞ նույն քարը ջրի մեջ բարձրացվածը։ Եթե երբեք նման բան չեք զգացել, ապա պետք է փորձեք այս հարցին պատասխանելու համար։ Ավելի ծանր է քարը բարձրացնել ցամաքում, բայց նույն քարը ավելի թեթև է ջրի մեջ բարձրացվածը։ Սա պայմանավորված է լողունակության ուժով։

Երբ որևէ մարմին ընկղմվում է հեղուկի մեջ, առարկայի վերևում և դրա տակ գտնվող հեղուկի միջև ճնշման տարբերություն է առաջանում։ Առարկայի տակ գտնվող հեղուկն ավելի բարձր ճնշում ունի, քան առարկայի վերևում գտնվող հեղուկը։ Լողունակությունը առաջանում է տարբեր խորություններում հեղուկի ճնշման տարբերության պատճառով։

Նկարում պատկերված է հեղուկի մեջ լողացող առարկա։ Հեղուկի տակ գտնվող հեղուկն ավելի մեծ ճնշում ունի, քան առարկայի վերևում գտնվող հեղուկը, քանի որ առարկայի տակ գտնվող հեղուկն ավելի մեծ խորություն ունի, քան առարկայի վերևում գտնվող հեղուկը (h₂ > ժ₁).

Նկարագրություն՝ FA = լողունակության ուժ, ρ = հեղուկի խտություն, g = _{ձգողականության} արագացում , V = հեղուկի մեջ ընկղմված մարմնի ծավալը

Լողունակության ուժի բանաձևում ρV-ն փոխարինեք m-ով խտության բանաձևում։

Նկարագրություն՝ m = զանգված, g = գրավիտացիոն արագացում, w = գրավիտացիա։

Հավասարում 2-ի հիման վրա, լողացող ուժը (FA ₎ հավասար է տեղահանված հեղուկի քաշին (w): Տեղահանված հեղուկի ծավալը հավասար է հեղուկում գտնվող առարկայի ծավալին:

III. Արքիմեդեսի օրենքը

Երբ մարմինը ամբողջությամբ կամ մասամբ ընկղմվում է հեղուկի մեջ, հեղուկը մարմնի վրա գործադրում է վերև ուղղված ուժ (լողունակություն), որտեղ լողունակության ուժի մեծությունը հավասար է տեղահանված հեղուկի քաշին։ Տեղահանված հեղուկի ծավալը հավասար է հեղուկի մեջ ընկղմված մարմնի ծավալին։

IV. ԼՈՂԱԼ, ԼՈՂԱԼ, ԽՈՐԱՆԱԼ

4.1 ԼՈՂԱՑՈՂ

Մարմինը լողում է հեղուկի մակերեսին, եթե՝

1. Մարմնի ձգողականությունը փոքր է լողացող ուժից (w < F _A ), կամ

2. Մարմնի խտությունը փոքր է հեղուկի խտությունից ( )

Եթե ​​լողացող ուժը մեծ է ձգողականության ուժից, ապա արդյունքում առաջացող ուժը զրո չէ, Նյուտոնի շարժման օրենքների համաձայն՝ մարմինը կշարժվի վերև։ Սակայն իրականում մարմինը հանգստանում է հեղուկի մակերեսին։ Նյուտոնի առաջին օրենքի համաձայն՝ եթե մարմինը հանգստանում է, ապա

ΣF_y = 0

Ֆ _Ա – ւ – Ֆ _ա = 0

Ֆ _Ա = ​​w + Ֆ _ա

F = _A = հեղուկի կողմից մարմնի վրա ազդող լողացող ուժը, Fa = մթնոլորտային հրող ուժը , w = մարմնի քաշը։

4.2 ԼՈՂԱՑՈՂ

Մարմինը լողում է հեղուկի մակերեսին, եթե՝

1. Մարմնի քաշը նույնն է, ինչ լողացող ուժը (w = F _A ), կամ

2. Մարմնի խտությունը նույնն է, ինչ հեղուկի խտությունը ( ):

Նյուտոնի առաջին օրենքի համաձայն, եթե մարմինը հանգստի վիճակում է, ապա

Σ Fy ₌ 0

Ֆ _Ա – w = 0

Ֆ _Ա = ​​վ

4.3 Խորտակում

1. Մարմնի ձգողականությունը մեծ է լողացող ուժից (w > F _A ), կամ

2. Մարմնի խտությունը մեծ է հեղուկի խտությունից ( )

Նյուտոնի առաջին օրենքի համաձայն, եթե մարմինը հանգստի վիճակում է, ապա

Σ Fy ₌ 0

w – F _A – N = 0

w = FA ₊ N

F _A = ​​հեղուկի կողմից մարմնի վրա ազդող լողացող ուժը, N = հիմքի կողմից մարմնի վրա ազդող նորմալ ուժը , w = մարմնի ձգողականության ուժը։

Ինչո՞ւ են նավերը լողում։

Վերը նշված նկարագրությունն ուսումնասիրելուց հետո, այժմ դուք փորձում եք պատասխանել այն հարցին, թե ինչու՞ մեծ զանգված ունեցող նավը չի խորտակվում, մինչդեռ թեթև ավազը խորտակվում է ծովում: Ավազը խորտակվում է, քանի որ ավազի խտությունը մեծ է ծովի ջրի խտությունից: Չնայած նավը կազմված է երկաթից, որի խտությունը մեծ է ծովի ջրի խտությունից (երկաթի խտությունը 7874 կգ/մ ³ է , ծովի ջրի խտությունը՝ 1025 կգ/մ ³ ), նավի ծավալը շատ մեծ է, ուստի նավի խտությունը, եթե հաշվարկվի ρ = m/V խտության բանաձևով, արժեքը փոքր է ծովի ջրի խտությունից:

Եթե ​​օգտագործենք լողունակության և ձգողականության հասկացությունները, նավերը լողում են, քանի որ լողունակությունը մեծ է նավի ձգողականությունից։

Ինչպես են սուզվում սուզանավերը

Որպեսզի սուզանավի խտությունը փոքր լինի ծովի ջրի խտությունից, նմանապես, սուզանավը կարող է սուզվել, եթե նրա խտությունը մեծ է կամ հավասար է ծովի ջրի խտությանը: Սուզանավի ծավալը նույնն է, ուստի որպեսզի այն սուզվի և լողա, սուզանավի խտությունը կարող է փոխվել՝ բալաստային բաքերի մեջ ջուր և օդ լցնելով: Եթե ուզում եք սուզվել, ջուր լցրեք բալաստային բաքի մեջ, իսկ եթե ուզում եք մակերես բարձրանալ, ջուրը հանվում է բաքերից, և օդը լցվում է բաքի մեջ:

Օգտագործելով լողունակության և ձգողականության հասկացությունները, սուզանավը կարող է լողալ, եթե լողունակության ուժը մեծ է սուզանավի ձգողականության ուժից։ Սուզանավը կարող է սուզվել, եթե նավի ձգողականությունը մեծ է սուզանավի վրա ծովի ջրի կողմից գործադրվող լողունակության ուժից։

Ինչու և ինչպես կարող են թռչել տաք օդային փուչիկները

Օդապարիկները թռչում են օդում, քանի որ դրանց ներսում կա գազ, որի խտությունը փոքր է շրջապատող օդի խտությունից։ Մյուս կողմից, եթե օդապարիկի ներսում գտնվող գազի խտությունը նույնն է, ինչ շրջապատող օդի խտությունը, ապա օդապարիկը ընկնում է գետնին և չի թռչում բարձր տեղ։

Օգտագործելով լողունակության հասկացությունը, տաք օդապարիկը բարձրանում է, քանի որ լողունակության ուժը մեծ է օդապարիկի ձգողականության ուժից։ Օդապարիկը ընկնում է գետնին, երբ օդապարիկի ձգողականությունը մեծ է օդի կողմից օդապարիկի վրա ազդող լողունակության ուժից։

V. Օրինակելի հարցեր

5.1. Բեռի քաշը օդում 5 Ն է, հեղուկում չափված բեռի քաշը՝ 4 Ն: Որքա՞ն է լողացող ուժը:

Քննարկում

Հայտնի է.

Բեռի քաշը օդում (w) = 5 N

Բեռի քաշը ջրի մեջ (w _F ) = 4 Ն

Հարցված է՝ լողունակության ուժ ( _FA )

Պատասխան՝

Երբ չափվում է հեղուկի մեջ, բեռի քաշի մի մասը կորչում է լողացող ուժի պատճառով։ Լողացող ուժի մեծությունը = օդում բեռի քաշի և հեղուկի մեջ բեռի քաշի միջև եղած տարբերությունն է։

Ֆ _Ա = ​​5 – 4 = 1 Նյուտոն

5.2. Ջրով լի տարայի մեջ քար է մտցվում այնպես, որ ջրի մի մասը թափվի։ Թափված ջրի ծավալը 0,1 մ³ է ^։ Ջրի խտությունը = 1000 կգ/մ³ ^, ձգողության ուժի արագացումը՝ 10 մ/վ² ^։ Որքա՞ն լողող ուժ է ջուրը գործադրում քարի վրա։

Քննարկում

Հայտնի է.

Թափված ջրի ծավալը (V) = 0,1 մ ³

Ջրի խտությունը ( ρ ) = 1000 կգ/ ^մ³

Ձգողականության արագացում (g) = 10 մ/ ^վ²

Հարցված է՝ լողունակության ուժ ( _FA )

Պատասխան՝

F _A = ​​ռ g V = (1000) (10) (0,1) = 1000 N

5.3. Երբ որևէ առարկա տեղադրվում է ծովի ջրով լի տարայի մեջ, ծովի ջրի մի մասը թափվում է մինչև 0,2 մ³ ծավալով ^։ Ծովային ջրի խտությունը = 1025 կգ/մ³ է ^։ Ձգողականության արագացումը 10 մ/վ² է ^։ Հաշվարկեք տեղահանված/թափված ծովի ջրի քաշը։

Քննարկում

Հայտնի է.

Ծավալը (V) = 0,2 մ ³

Ծովի ջրի խտությունը (ρ) = 1025 կգ/մ ^{3 է} ։

Ձգողականության արագացում (g) = 10 մ/ ^վ²

Հարց՝ Ծովի ջրի տեղաշարժի/թափման քաշը

Պատասխան՝

Արքիմեդեսի օրենքը նշում է, որ լողացող ուժի մեծությունը = տեղահանված/թափված ծովի ջրի քաշը

F _A = ​​ռ g V = (1025) (10) (0,2) = 2050 N

5.4. Մետաղի զանգվածը օդում չափելիս 100 Ն է, իսկ ջրում չափելիս՝ 80 Ն։ Որքա՞ն է մետաղի ծավալը։ Ջրի խտությունը = 1000 կգ/մ ³ , ձգողականության արագացումը = 10 մ/վ ² ։

Քննարկում

Հայտնի է.

Քաշը օդում (w) = 100 Ն

Քաշը ջրում (w _f ) = 80 Ն

Ջրի խտությունը ( ρ) = 1000 կգ/ ^մ³

Ձգողականության արագացում (g) = 10 մ/ ^վ²

Հարց՝ մետաղի ծավալ

Պատասխան՝

Ֆ _Ա = ​​100 – 80 = 20 Ն

Ֆ _A = ρ g V

20 = (1000)(10) Վ

20 = 10.000 Վ

5.5. 20 Ն քաշով մարմին է տեղադրվում հեղուկի մեջ։ Եթե լողացող ուժը 30 Ն է, արդյո՞ք մարմինն է խորտակվում, լողում է, թե՞ լողում։

Քննարկում

Լողացող ուժը մեծ է մարմնի քաշից, F _A > w, ուստի մարմինը լողում է։

Մարմինը խորտակվում է, եթե լողացող ուժը փոքր է մարմնի քաշից (F _A < w):

VI. ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ՀԱՐՑԵՐ ԵՎ ՊԱՏԱՍԽԱՆՆԵՐԻ ԲԱՆԱԼԻՆԵՐ

https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes

VII. ՁԵՎԱՎՈՐՈՂ ԹԵՍՏԻ ՀԱՐՑԵՐ

https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes

🙂

Daftar Pustaka