არქიმედეს სამართლის სასწავლო მასალები

სასწავლო მასალები არქიმედეს კანონი შედგება ძირითადი კომპეტენციებისა და კომპეტენციის მიღწევის ინდიკატორებისგან, სასწავლო მასალებისგან, სამაგალითო კითხვებისგან, სავარჯიშო კითხვებისა და ფორმატიული ტესტებისგან.

ა. ძირითადი კომპეტენციები

3. 1 სტატიკური სითხეების კანონების გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში

4.1 სტატიკური სითხეების თვისებების გამოყენებით ექსპერიმენტების შემუშავება და ჩატარება, ექსპერიმენტული შედეგების პრეზენტაციისა და მათი გამოყენების ჩათვლით.

B. კომპეტენციის მიღწევის ინდიკატორები

1. დამახსოვრება (C1), გაგება (C2), გამოყენება (C3), მგააანალიზეთ (C4) და დაასკვნეთ (C5) ამომგდები ძალის კონცეფცია, არქიმედეს კანონი და ტივტივის, ლივლივის, ჩაძირვის კონცეფცია

2. ამოხსენით (C4) და გაასწორეთ (C6) კითხვები ამომგდები ძალისა და არქიმედეს კანონის შესახებ

3. ექსპერიმენტის (P2) ჩატარება hარქიმედეს კანონი

4. აჩვენეთ (P3) და განსაზღვრეთ (P5) gარის მცურავი და hარქიმედეს კანონი

არქიმედეს კანონი

I. შესავალი

ოდესმე ხომალდზე ყოფილხართ? ძალიან დიდი მასის მქონე გემი არ იძირება, პატარა, მსუბუქი კლდე კი - შეიძლება. რატომ ხდება ასე?

იცით, რა სურათია მარცხენა მხარეს? წყალქვეშა ნავი არის გემი, რომელსაც შეუძლია ზღვის ზედაპირზე ტივტივი და ასევე წყალქვეშ ჩაყვინთვა. როგორ ტივტივებს და ჩაყვინთავს წყალქვეშა ნავი?

რას ხედავთ მარჯვნივ მოცემულ სურათზე? ჰაერის ბუშტებს შეუძლიათ დიდ სიმაღლეზე ფრენა. რატომ დაფრინავენ ბუშტები და როგორ ამუშავებენ ჰაერის ბუშტს?

გემებს შეუძლიათ ზღვის ზედაპირზე ტივტივი და წყალქვეშ ჩაყვინთვა, ისევე როგორც ბუშტებს შეუძლიათ ატმოსფეროში, ანუ ჰაერში ტივტივი. ამის გასაგებად, ჯერ უნდა გესმოდეთ არქიმედეს კანონიარქიმედეს კანონის გასაგებად, ჯერ კონცეფცია უნდა გესმოდეთ ამწევი ძალა.

სურათის წყარო: Google.com

II. ამწევი ძალა

რომელი უფრო მსუბუქი შეგრძნებაა, ხმელეთზე აწეული ქვა თუ წყალში აწეული იგივე ქვა? თუ ეს არასდროს გამოგიცდიათ, ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად უნდა სცადოთ. ხმელეთზე ქვის აწევა უფრო მძიმეა, მაგრამ იგივე ქვა წყალში აწეული უფრო მსუბუქია. ეს განპირობებულია ამწევი ძალით.

როდესაც საგანი სითხეში თავსდება, ობიექტის ზედა ნაწილში არსებულ სითხესა და ქვედა ნაწილში არსებულ სითხეს შორის წნევის სხვაობა იქნება. ობიექტის ძირში არსებულ სითხეს უფრო მეტი წნევა აქვს, ვიდრე ზედა ნაწილში არსებულ სითხეს. ობიექტზე. ამწევი ძალა წარმოიქმნება სითხის წნევის სხვაობის გამო სხვადასხვა სიღრმეზე.

სურათზე ჩანს, რომ ობიექტი სითხეში ტივტივებს. სითხის ქვემოთ მდებარე სითხეს უფრო მეტი წნევა აქვს, ვიდრე ობიექტის ზემოთ მდებარე სითხეს, რადგან ობიექტის ქვემოთ მდებარე სითხეს უფრო დიდი სიღრმე აქვს, ვიდრე ობიექტის ზემოთ მდებარე სითხეს (h₂ > სთ₁).

ინფორმაცია: F_A = ამომგდები ძალა, ρ = სითხის სიმკვრივე, g = გრავიტაციის აჩქარება, V = სითხეში ჩაძირული ობიექტის მოცულობა

ჩანაცვლება ρV ამწევი ძალის ფორმულაში, სადაც m სიმკვრივის ფორმულაშია:

ინფორმაცია: m = მასა, g = გრავიტაციის აჩქარება, w = გრავიტაცია.

განტოლება 2-ის მიხედვით, ამომგდები ძალა (F_A) ტოლია გადაადგილებული სითხის წონის (w). Vგადაადგილებული სითხის მოცულობა იგივეა, რაც სითხეში არსებული ობიექტის მოცულობა.

III. არქიმედეს კანონი

როდესაც ობიექტი მთლიანად ან ნაწილობრივ არის ჩაძირული სითხეში, სითხე ახდენს ზევით მიმართულ ძალას (ამოძრავებას) ობიექტზე, სადაც ამომძრავი ძალის სიდიდე ტოლია გადაადგილებული სითხის წონისა. გადაადგილებული სითხის მოცულობა ტოლია სითხეში ჩაძირული ობიექტის მოცულობისა.

IV. ტივტივი, ტივტივი, ჩაძირვა

4.1 მცურავი

ობიექტი სითხის ზედაპირზე ტივტივებს, თუ:

1. ობიექტის წონა უფრო პატარა ვიდრე ამწევი ძალა (w < F_A), ან

2. ობიექტის სიმკვრივე სითხის სიმკვრივეზე ნაკლებია ( )

თუ ამომგდები ძალა გრავიტაციის ძალაზე მეტია, მაშინ შედეგად მიღებული ძალა ნულის ტოლი არ არის, ნიუტონის მოძრაობის კანონების თანახმად, სხეული ზემოთ იმოძრავებს. სინამდვილეში კი სხეული სითხის ზედაპირზე უძრავ მდგომარეობაშია. ნიუტონის პირველი კანონის თანახმად, თუ სხეული უძრავ მდგომარეობაშია, მაშინ

ΣF_y = 0

F_A – w – F_a = 0

F_A = w + F_a

F_A = სითხის მიერ ობიექტზე მოქმედი ამომგდები ძალა, Fa = ატმოსფერული ბიძგი, w = ობიექტის წონა.

4.2 მცურავი

ობიექტი სითხის ზედაპირზე ტივტივებს, თუ:

1. ობიექტის წონა ერთად ამწევი ძალა (w = F)_A), ან

2. ობიექტის სიმკვრივე იგივეა, რაც სითხის სიმკვრივე ( )

ნიუტონის პირველი კანონის თანახმად, თუ სხეული უძრავ მდგომარეობაშია, მაშინ

ΣF_y = 0

F_A – w = 0

F_A = w

4.3 ჩაძირვა

1. ობიექტის წონა უფრო დიდი ვიდრე ამწევი ძალა (w > F)_A), ან

2. ობიექტის სიმკვრივე მეტია სითხის სიმკვრივეზე ( )

ნიუტონის პირველი კანონის თანახმად, თუ სხეული უძრავ მდგომარეობაშია, მაშინ

ΣF_y = 0

w – F_A – N = 0

w = F_A + ნ

F_A = სითხის მიერ ობიექტზე მოქმედი ამომგდები ძალა, N = ფუძის მიერ ობიექტზე მოქმედი ნორმალური ძალა, w = ობიექტის წონა.

რატომ ცურავენ გემები?

ზემოთ მოცემული ახსნის შესწავლის შემდეგ, ახლა თქვენ ცდილობთ უპასუხოთ კითხვას, რატომ არ იძირება დიდი მასის მქონე გემი, მაშინ როცა ზღვაში მსუბუქი ქვიშა იძირება? ქვიშა იძირება, რადგან ქვიშის სიმკვრივე ზღვის წყლის სიმკვრივეზე მეტია. ამავდროულად, გემებს, მიუხედავად იმისა, რომ რკინისგან არიან დამზადებული, მათი სიმკვრივე ზღვის წყლის სიმკვრივეზე მეტია (რკინის სიმკვრივე 7874 კგ/მ²-ია).³ ზღვის წყლის სიმკვრივეა 1025 კგ/მ².³), მაგრამ გემის მოცულობა იმდენად დიდია, რომ გემის სიმკვრივე, თუ გამოითვლება სიმკვრივის ფორმულის გამოყენებით ρ = m / V უფრო მცირეა, ვიდრე ზღვის წყლის სიმკვრივე.

თუ გამოვიყენებთ ამწევი ძალისა და გრავიტაციის ცნებებს, გემები ტივტივებენ, რადგან ამწევი ძალა გემის გრავიტაციაზე მეტია.

როგორ ყვინთავენ წყალქვეშა ნავები

წყალქვეშა ნავის ტივტივისთვის, მისი სიმკვრივე ზღვის წყლის სიმკვრივეზე ნაკლები უნდა იყოს, ანალოგიურად, წყალქვეშა ნავს შეუძლია ჩაყვინთვა, თუ მისი სიმკვრივე ზღვის წყლის სიმკვრივეზე მეტი ან ტოლია. წყალქვეშა ნავის მოცულობა იგივეა, ამიტომ იმისათვის, რომ ჩაყვინთოს და ტივტივოს, წყალქვეშა ნავის სიმკვრივის შეცვლა შესაძლებელია ბალასტურ ავზებში წყლისა და ჰაერის ჩასხმით. თუ გსურთ ჩაყვინთვა, ჩაყარეთ წყალი ბალასტურ ავზში, ხოლო თუ გსურთ ზედაპირზე ამოსვლა, ავზიდან წყალი იღება და ჰაერი ჩაედინება.

წყალქვეშა ნავს შეუძლია წყალში ჩაყვინთვა, თუ წყალქვეშა ნავის წყალქვეშა ნავის გრავიტაციაზე მეტია. წყალქვეშა ნავს შეუძლია წყალში ჩაყვინთვა, თუ გემის გრავიტაცია წყალქვეშა ნავზე ზღვის წყლის მიერ განხორციელებულ წყალქვეშა ნავზე მოქმედ წყალქვეშა ნავზე მოქმედ წყალქვეშა ძალაზე მეტია.

რატომ და როგორ შეუძლიათ საჰაერო ბუშტების ფრენა

ბუშტები ჰაერში დაფრინავენ, რადგან ბუშტის შიგნით არის აირი, რომლის სიმკვრივე მის გარშემო არსებული ჰაერის სიმკვრივეზე ნაკლებია. მეორეს მხრივ, თუ ბუშტის შიგნით არსებული აირის სიმკვრივე მის გარშემო არსებული ჰაერის სიმკვრივის ტოლია, ბუშტი მიწაზე ვარდება და მაღლა არ დაფრინავს.

ამომგდები ძალის კონცეფციის გამოყენებით, ცხელი ჰაერის ბუშტი ადის, რადგან ამომგდები ძალა ბუშტის გრავიტაციაზე მეტია. ბუშტი მიწაზე ვარდება, როდესაც ბუშტის გრავიტაცია აღემატება ჰაერის მიერ ბუშტზე განხორციელებულ ამომგდები ძალას.

V. სამაგალითო კითხვები

5.1. ჰაერში ტვირთის წონა 5 ნ-ია, სითხეში გაზომვისას კი 4 ნ. რამდენად დიდია ამომგდები ძალა?

დისკუსია

ცნობილია:

დატვირთვის წონა ჰაერში (w) = 5 N

დატვირთვის წონა წყალში (w)_F) = 4 ნ

ჰკითხა: ამწევი ძალა (F)_A)

პასუხი:

სითხეში გაზომვისას, ტვირთის წონის ნაწილი იკარგება ამწევი ძალის გამო. ამწევი ძალის სიდიდე = ჰაერში ტვირთის წონასა და სითხეში ტვირთის წონას შორის სხვაობა.

F_A = 5 – 4 = 1 ნიუტონი

5.2. წყლით სავსე ჭურჭელი ქვით ივსება, რის გამოც წყლის ნაწილი გადმოიღვრება. დაღვრილი წყლის მოცულობა 0,1 მ3-ია.^3.. წყლის სიმკვრივე = 1000 კგ/მ²³, გრავიტაციის აჩქარება 10 მ/წმ²რა ძლიერ ამომგდები ძალას ახდენს წყალი კლდეზე?

დისკუსია

ცნობილია:

დაღვრილი წყლის მოცულობა (V) = 0,1 მ³

წყლის სიმკვრივე (ρ) = 1000 კგ/მ²³

გრავიტაციის აჩქარება (g) = 10 მ/წმ²

ჰკითხა: ამწევი ძალა (F)_A)

პასუხი:

F_A = ρ g V = (1000) (10) (0,1) = 1000 ნ

5.3. როდესაც საგანს ზღვის წყლით სავსე ჭურჭელში ათავსებენ, ზღვის წყლის ნაწილი 0,2 მეტრით იღვრება.³ზღვის წყლის სიმკვრივე = 1025 კგ/მ²³გრავიტაციის აჩქარება 10 მ/წმ-ია.²გამოთვალეთ გადაადგილებული/დაღვრილი ზღვის წყლის წონა.

დისკუსია

ცნობილია:

მოცულობა (V) = 0,2 მ³

ზღვის წყლის სიმკვრივე (ρ) = 1025 კგ/მ²³.

გრავიტაციის აჩქარება (g) = 10 მ/წმ²

ჰკითხა: გადაადგილებული/დაღვრილი ზღვის წყლის წონა

პასუხი:

არქიმედეს კანონის თანახმად, ამომგდები ძალის სიდიდე = გადაადგილებული/დაღვრილი ზღვის წყლის წონაა.

F_A = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 ნ

5.4. ჰაერში გაზომვისას ლითონის წონაა 100 ნ, ხოლო წყალში გაზომვისას - 80 ნ. რა არის ლითონის მოცულობა? წყლის სიმკვრივე = 1000 კგ/მ²³, გრავიტაციის აჩქარება = 10 მ/წმ².

დისკუსია

ცნობილია:

ჰაერში წონა (w) = 100 N

წონა წყალში (w)_f) = 80 ნ

წყლის სიმკვრივე (ρ) = 1000 კგ/მ³

გრავიტაციის აჩქარება (g) = 10 მ/წმ²

ჰკითხა: ლითონის მოცულობა

პასუხი:

F_A = 100 – 80 = 20 N

F_A = ρ g V

20 = (1000)(10) ვ

20 = 10.000 ვ

5.5. 20 ნ წონის სხეული მოთავსებულია სითხეში. თუ ამომგდები ძალა 30 ნ-ია, ჩაიძირება, ტივტივებს თუ ტივტივებს სხეული?

დისკუსია

ამომგდები ძალა აღემატება ობიექტის წონას, F_A > w, ისე, რომ ობიექტი ტივტივებდეს.

ობიექტი იძირება, თუ ამომგდები ძალა ნაკლებია ობიექტის წონაზე (F_A < ღ)

VI. სავარჯიშო კითხვები და პასუხები

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

VII. ფორმატიული ტესტის კითხვები

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

🙂

Daftar Pustaka