교육 자료 아르키메데스의 법칙 기본 역량 및 역량 성취 지표, 학습 자료, 예시 문제, 연습 문제 및 형성 평가로 구성됩니다.
A. 기본 역량
3. 1 정지 유체의 법칙을 일상생활에 적용하기
4.1 정지 유체의 특성을 활용하는 실험을 설계하고 수행하며, 실험 결과 및 그 활용 방안을 발표합니다.
B. 역량 달성 지표
1. 기억하기(C1), 이해하기(C2), 적용하기(C3), m(C4) 부력의 개념, 아르키메데스 법칙, 그리고 뜨기, 떠 있기, 가라앉기 개념을 분석하고 (C5) 결론을 도출한다.
2. 부력과 아르키메데스 법칙에 관한 문제 (C4)를 풀고 (C6)을 정답으로 표시하세요.
3. (P2) 실험을 수행합니다. h아르키메데스의 법칙
4. (P3)을 나타내고 (P5) g를 결정하십시오.떠다니는 것과 h가 있습니다아르키메데스의 법칙
아르키메데스의 법칙
I. 서론
배를 타본 적이 있나요? 질량이 매우 큰 배는 가라앉지 않지만, 작고 가벼운 돌멩이는 가라앉을 수 있습니다. 왜 그럴까요?
왼쪽 그림이 무엇인지 아시나요? 잠수함은 바다 위에 떠 있을 수도 있고 물속으로 잠수할 수도 있는 배입니다. 잠수함은 어떻게 떠 있고 어떻게 잠수할 수 있을까요?
오른쪽 이미지에서 무엇이 보이시나요? 열기구는 높은 고도까지 날 수 있습니다. 열기구는 왜 날 수 있으며, 어떻게 날리는 걸까요?
배는 바다 표면에 떠 있을 수도 있고 물속으로 잠수할 수도 있습니다. 마치 풍선이 대기, 즉 공기 중에 떠 있을 수 있는 것과 같습니다. 이를 이해하려면 먼저 다음 사항을 이해해야 합니다. 아르키메데스의 법칙아르키메데스 법칙을 이해하려면 먼저 그 개념을 이해해야 합니다. 부력.
이미지 출처: Google.com
II. 부력
땅에서 돌을 들어 올릴 때와 물속에서 같은 돌을 들어 올릴 때 어느 쪽이 더 가볍게 느껴질까요? 만약 이런 경험을 해본 적이 없다면, 직접 해보면 답을 알 수 있을 겁니다. 땅에서 돌을 들어 올리는 것이 더 무겁게 느껴지지만, 물속에서는 같은 돌이 더 가볍게 느껴집니다. 이는 바로 부력 때문입니다.
물체를 유체 속에 넣으면 물체 위쪽과 아래쪽의 유체 사이에 압력 차이가 발생합니다. 물체 아래쪽의 유체 압력이 위쪽의 유체 압력보다 높습니다. 물체에 작용하는 부력은 깊이에 따라 유체 압력이 다르기 때문에 발생합니다.
그림에서 물체가 액체 속에 떠 있는 것이 보입니다. 물체 아래쪽의 액체는 위쪽의 액체보다 압력이 더 높습니다. 왜냐하면 물체 아래쪽의 액체가 위쪽의 액체보다 깊이가 더 깊기 때문입니다.2 > h1).
설명 : FA = 부력, ρ = 액체의 밀도, g = 중력 가속도, V = 액체에 잠긴 물체의 부피
바꾸다 부력 공식에서 ρV는 밀도 공식에서 m과 함께 사용됩니다.
설명 : m = 질량, g = 중력 가속도, w = 중력.
방정식 2에 따르면 부력(F)A)는 변위된 유체의 무게(w)와 같습니다. V물체가 밀어낸 유체의 부피는 유체 속에 있는 물체의 부피와 같습니다.
III. 아르키메데스의 법칙
물체가 유체에 완전히 또는 부분적으로 잠겨 있을 때, 유체는 물체에 위쪽 방향의 힘(부력)을 작용합니다. 이때 부력의 크기는 물체가 밀어낸 유체의 무게와 같습니다. 밀어낸 유체의 부피는 유체에 잠긴 물체의 부피와 같습니다.
IV. 뜨다, 부력, 가라앉다
4.1 부유
물체가 유체 표면에 떠 있는 경우는 다음과 같습니다.
1. 물체의 무게 더 작은 부력보다 (w < F)A), 또는
2. 물체의 밀도가 유체의 밀도보다 작다( )
부력이 중력보다 크면 알짜힘은 0이 아니므로 뉴턴의 운동 법칙에 따라 물체는 위쪽으로 움직입니다. 하지만 실제로는 물체는 액체 표면에서 정지해 있습니다. 뉴턴의 제1법칙에 따르면, 물체가 정지해 있다면
ΣFy = 0
FA – w – Fa = 0
FA = w + Fa
FA = 액체가 물체에 가하는 부력 Fa = 대기 추력여기서 w는 물체의 무게입니다.
4.2 플로팅
물체가 유체 표면에 떠 있는 경우는 다음과 같습니다.
1. 물체의 무게 함께 부력 (w = F)A), 또는
2. 물체의 밀도는 유체의 밀도와 같습니다. ( )
뉴턴의 제1법칙에 따르면, 물체가 정지해 있다면
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = ㅁ
4.3 침몰
1. 물체의 무게 더 큰 부력보다 (w > F)A), 또는
2. 물체의 밀도가 유체의 밀도보다 크다( )
뉴턴의 제1법칙에 따르면, 물체가 정지해 있다면
ΣFy = 0
w – FA – N = 0
w = FA + N
FA = 액체가 물체에 가하는 부력 N = 밑면이 물체에 가하는 수직항력여기서 w는 물체의 무게입니다.
배는 왜 물에 뜰까요?
위의 설명을 공부했으니 이제 다음 질문에 답해 보세요. 질량이 큰 배는 가라앉지 않는데, 가벼운 모래는 바닷물에 가라앉는 이유는 무엇일까요? 모래가 가라앉는 이유는 모래의 밀도가 바닷물의 밀도보다 크기 때문입니다. 한편, 철로 만들어진 배는 철의 밀도가 바닷물의 밀도보다 큽니다(철의 밀도는 7874 kg/m³).3 해수의 밀도는 1025 kg/m³입니다.3하지만 배의 부피가 너무 커서 밀도 공식을 사용하여 배의 밀도를 계산하면 ρ = m / V는 해수의 밀도보다 작습니다.
부력과 중력의 개념을 이용하면, 배는 부력이 배의 중력보다 크기 때문에 물에 뜹니다.
잠수함은 어떻게 잠수할까요?
잠수함이 떠오르려면 밀도가 해수 밀도보다 작아야 하고, 반대로 밀도가 해수 밀도보다 크거나 같으면 잠수할 수 있습니다. 잠수함의 부피는 동일하므로, 잠수와 부양을 위해서는 평형수 탱크에 물과 공기를 넣어 밀도를 조절할 수 있습니다. 잠수하려면 평형수 탱크에 물을 채우고, 부상하려면 탱크에서 물을 빼고 공기를 채우면 됩니다.
부력과 중력의 원리를 이용하면, 잠수함은 부력이 잠수함의 중력보다 크면 떠 있을 수 있습니다. 반대로 잠수함은 해수가 잠수함에 작용하는 부력보다 잠수함의 중력이 크면 잠수할 수 있습니다.
열기구가 날 수 있는 이유와 방법
풍선이 공중에 떠오르는 이유는 풍선 안에 있는 기체의 밀도가 주변 공기의 밀도보다 작기 때문입니다. 반대로 풍선 안의 기체 밀도가 주변 공기 밀도와 같으면 풍선은 땅으로 떨어지고 높이 떠오르지 않습니다.
부력의 개념을 이용하면, 열기구가 떠오르는 이유는 부력이 열기구의 중력보다 크기 때문입니다. 반대로 열기구가 지면으로 떨어지는 것은 열기구의 중력이 공기가 열기구에 작용하는 부력보다 커지기 때문입니다.
V. 예시 문제
5.1. 공기 중에서 물체의 무게는 5N이고, 액체 속에서 측정한 물체의 무게는 4N입니다. 부력은 얼마입니까?
논의
알려진 바에 따르면:
공기 중 하중의 무게(w) = 5 N
물 속 하중의 무게(w)F) = 4N
질문: 부력(F)A)
자와브:
액체 속에서 측정할 때, 물체의 무게 중 일부는 부력 때문에 손실됩니다. 부력의 크기는 공기 중에서 측정한 물체의 무게와 액체 속에서 측정한 물체의 무게의 차이와 같습니다.
FA = 5 – 4 = 1 뉴턴
5.2. 물이 가득 찬 용기에 돌을 넣었더니 물이 일부 넘쳐흘렀습니다. 넘쳐흐른 물의 부피는 0,1 m³입니다.3.. 물의 밀도 = 1000 kg/m³3중력 가속도 10 m/s²2물이 바위에 가하는 부력은 얼마나 될까요?
논의
알려진 바에 따르면:
유출된 물의 부피(V) = 0,1 m³3
물의 밀도 (ρ) = 1000 kg/m3
중력 가속도(g) = 10 m/s²2
질문: 부력(F)A)
자와브:
FA = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000N
5.3. 물체를 해수로 가득 찬 용기에 넣었을 때, 해수의 일부가 0,2m만큼 용기 밖으로 넘쳐흐른다.3해수의 밀도 = 1025 kg/m³3중력 가속도는 10m/s²입니다.2유출되거나 밀려난 해수의 무게를 계산하십시오.
논의
알려진 바에 따르면:
부피(V) = 0,2 m³3
해수의 밀도(ρ) = 1025 kg/m³3.
중력 가속도(g) = 10 m/s²2
질문: 밀려난 해수/유출수의 무게
자와브:
아르키메데스 법칙은 부력의 크기가 밀려난/넘쳐난 해수의 무게와 같다고 말합니다.
FA = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050N
5.4. 어떤 금속의 무게가 공기 중에서 측정했을 때는 100 N이고, 물 속에서 측정했을 때는 80 N입니다. 이 금속의 부피는 얼마입니까? 물의 밀도는 1000 kg/m³입니다.3중력가속도 = 10 m/s²2.
논의
알려진 바에 따르면:
공기 중에서의 무게(w) = 100 N
물 무게(w)f) = 80N
물의 밀도 (ρ) = 1000 kg/m3
중력 가속도(g) = 10 m/s²2
질문: 금속 부피
자와브:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000V
5.5. 무게가 20N인 물체를 액체에 넣었습니다. 부력이 30N일 때, 이 물체는 가라앉을까요, 뜰까요, 아니면 뜰까요?
논의
부력은 물체의 무게(F)보다 큽니다.A > w, 그러면 물체가 떠오릅니다.
부력이 물체의 무게(F)보다 작으면 물체는 가라앉습니다.A < w)
VI. 연습문제 및 정답
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VII. 형성평가 문항
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
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