Léiermaterial Gesetz vum Archimedes besteet aus Basiskompetenzen an Indicateure fir d'Erreeche vun der Kompetenz, Léiermaterialien, Beispillfroen, Übungsfroen a formative Tester.
A. Grondkompetenzen
3. 1 Uwendung vun de Gesetzer vu statesche Flëssegkeeten am Alldag
4.1 Experimenter plangen an duerchféieren, déi d'Eegeschafte vu statesche Flëssegkeeten notzen, inklusiv enger Presentatioun vun den experimentellen Resultater an hirer Notzung.
B. Indikatoren fir d'Erreeche vun der Kompetenz
1. Erënnerung (C1), Verständnis (C2), Uwendung (C3), mAnalyséiert (C4) a schléisst (C5) de Konzept vum Opdriff, dem Archimedes sengem Gesetz an de Konzept vum Schwiewen, Schwiewen, Ënnergoen
2. Froen iwwer d'Opdriffsfäegkeet an d'Gesetz vum Archimedes léisen (C4) a korrigéieren (C6).
3. Ausféierung (P2) vum Experiment hGesetz vum Archimedes
4. Weist (P3) a bestëmmt (P5) get gëtt schwiewend an hGesetz vum Archimedes
D'GESETT VUM ARCHIMEDES
I. Aféierung
Wars du schonn emol op engem Schëff? E Schëff mat enger ganz grousser Mass ënnergeet net, während e klenge, liichte Fiels dat kann. Firwat ass dat sou?
Weess du wat d'Bild lénks ass? En U-Boot ass e Schëff, dat op der Uewerfläch vum Mier schwamme kann a gläichzäiteg ënner Waasser dauche kann. Wéi schwëmmt an daucht en U-Boot?
Wat gesitt Dir op der Bild riets? Waarmloftballone kënnen a groussen Héichten fléien. Firwat fléien Ballonen, a wéi flitt een e Waarmloftballon?
Schëffer kënnen op der Uewerfläch vum Mier schwammen an ënner Waasser dauchen, genee wéi Ballonen an der Atmosphär, och bekannt als Loft, schwamme kënnen. Fir dat ze verstoen, musst Dir als éischt verstoen Gesetz vum ArchimedesFir datt Dir d'Gesetz vum Archimedes verstitt, musst Dir als éischt de Konzept verstoen. Opdriffsfäegkeet.
Bildquell: Google.com
II. DREIWUNGSKRAFT
Wat fillt sech méi liicht un, e Fiels, deen um Land gehuewe gëtt, oder dee selwechte Fiels, deen am Waasser gehuewe gëtt? Wann Dir dat nach ni erlieft hutt, sollt Dir et probéieren, fir dës Fro ze beäntwerten. Et ass méi schwéier, e Fiels um Land ze hiewen, awer dee selwechte Fiels gëtt méi liicht am Waasser gehuewe. Dëst ass wéinst der Opdriffskraaft.
Wann en Objet an eng Flëssegkeet placéiert gëtt, gëtt et en Drockënnerscheed tëscht der Flëssegkeet uewen um Objet an der Flëssegkeet ënnen um Objet. D'Flëssegkeet ënnen um Objet huet en méi héijen Drock wéi d'Flëssegkeet uewen. op engem Objet. D'Opdriffsfäegkeet entsteet wéinst Ënnerscheeder am Flëssegkeetsdrock a verschiddenen Déiften.
Op der Foto gesäit een en Objet, deen an enger Flëssegkeet schwëmmt. D'Flëssegkeet ënner der Flëssegkeet huet en méi héijen Drock wéi d'Flëssegkeet iwwer dem Objet, well d'Flëssegkeet ënner dem Objet eng méi grouss Déift huet wéi d'Flëssegkeet iwwer dem Objet (h2 > h1).
Informatiounen: FA = Opdriffskraaft, ρ = Dicht vun der Flëssegkeet, g = Schwéierkraaftbeschleunigung, V = Volumen vum Objet, deen an der Flëssegkeet gedaucht ass
Ersetzen ρV an der Optriebskraaftformel mat m an der Dichtformel:
Informatiounen: m = Mass, g = Schwéierkraaftbeschleunigung, w = Schwéierkraaft.
Baséierend op der Equatioun 2, ass d'Optriebskraaft (FA) ass gläich dem Gewiicht (w) vun der verdrängter Flëssegkeet. VDe Volumen vun der verdrängter Flëssegkeet ass datselwecht wéi de Volumen vum Objet an der Flëssegkeet.
III. DEM ARCHIMEDES SENG GESETZ
Wann en Objet komplett oder deelweis an enger Flëssegkeet ënnergetaucht ass, übt d'Flëssegkeet eng no uewen geriicht Kraaft (Opdriffskraaft) op den Objet aus, wou d'Gréisst vun der Opdriffskraaft gläich dem Gewiicht vun der verdrängter Flëssegkeet ass. De Volumen vun der verdrängter Flëssegkeet ass gläich dem Volumen vum Objet, deen an der Flëssegkeet ënnergetaucht ass.
IV. SCHWËMMEN, SCHWËMMEN, ËNNERGEN
4.1 SCHWÉIWEND
En Objet schwëmmt op der Uewerfläch vun enger Flëssegkeet wann:
1. D'Gewiicht vun engem Objet méi kleng wéi d'Optriebskraaft (w < FA), oder
2. D'Dicht vum Objet ass méi kleng wéi d'Dicht vun der Flëssegkeet ( )
Wann d'Opdriftskraaft méi grouss ass wéi d'Gravitatiounskraaft, dann ass déi resultéierend Kraaft net null, laut den Newton senge Bewegungsgesetzer beweegt sech den Objet no uewe. Mee a Wierklechkeet ass den Objet a Rou op der Uewerfläch vun der Flëssegkeet. Laut dem Newton sengem éischte Gesetz, wann en Objet a Rou ass, dann
ΣFy = 0
FA – w – Fa = 0
FA = w + Fa
FA = Dréikraaft, déi vun der Flëssegkeet op den Objet ausgeübt gëtt, Fa = Atmosphäresch Schubkraaft, w = d'Gewiicht vum Objet.
4.2 SCHWÉIWEND
En Objet schwëmmt op der Uewerfläch vun enger Flëssegkeet wann:
1. D'Gewiicht vun engem Objet selwecht dengan Optriebskraaft (w = FA), oder
2. D'Dicht vum Objet ass déiselwecht wéi d'Dicht vun der Flëssegkeet ()
Nom éischte Gesetz vum Newton, wann en Objet a Rou ass, dann
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = w
4.3 ËNNERSCHEN
1. D'Gewiicht vun engem Objet méi grouss wéi d'Optriebskraaft (w > FA), oder
2. D'Dicht vum Objet ass méi grouss wéi d'Dicht vun der Flëssegkeet ( )
Nom éischte Gesetz vum Newton, wann en Objet a Rou ass, dann
ΣFy = 0
w – FA – N = 0
w = FA + N.
FA = Dréikraaft, déi vun der Flëssegkeet op den Objet ausgeübt gëtt, N = Normalkraaft, déi vun der Basis um Objet ausgeübt gëtt, w = d'Gewiicht vum Objet.
Firwat schwiewen Schëffer?
Nodeems Dir d'Erklärung uewen studéiert hutt, probéiert Dir elo d'Fro ze beäntwerten: Firwat ënnergeet e Schëff mat enger grousser Mass net, während liichte Sand am Mier ënnergeet? Sand ënnergeet, well d'Dicht vum Sand méi grouss ass wéi d'Dicht vum Mierwaasser. Gläichzäiteg hunn Schëffer, obwuel se aus Eisen gemaach sinn, eng Dicht, déi méi grouss ass wéi d'Dicht vum Mierwaasser (d'Dicht vum Eisen ass 7874 kg/m³).3 , d'Dicht vum Mierwaasser ass 1025 kg/m³3), awer de Volume vum Schëff ass sou grouss, datt d'Dicht vum Schëff, wann se mat der Dichtformel berechent gëtt ρ = m / V ass méi kleng wéi d'Dicht vum Mierwaasser.
Wa mir de Konzept vun der Opdriffskraaft a Schwéierkraaft benotzen, schwiewen Schëffer, well d'Opdriffskraaft méi grouss ass wéi d'Schwéierkraaft vum Schëff.
Wéi U-Booter dauchen
Fir ze schwamme muss d'Dicht vun engem U-Boot méi kleng si wéi d'Dicht vum Mierwaasser, ähnlech kann en U-Boot dauchen, wann seng Dicht méi grouss oder gläich wéi d'Dicht vum Mierwaasser ass. De Volumen vun engem U-Boot ass d'selwecht, dofir kann d'Dicht vum U-Boot geännert ginn, andeems Waasser a Loft an d'Ballasttanks gefouert ginn. Wann Dir dauche wëllt, gëtt Waasser an e Ballasttank gefouert, a wann Dir op d'Uewerfläch schwamme wëllt, gëtt d'Waasser aus dem Tank erausgeholl an d'Loft an den Tank gefouert.
Mat dem Konzept vun der Opdriffskraaft a Schwéierkraaft kann en U-Boot schwammen, wann d'Opdriffskraaft méi grouss ass wéi d'Schwéierkraaft vum U-Boot. En U-Boot kann dauchen, wann d'Schwéierkraaft vum Schëff méi grouss ass wéi d'Opdriffskraaft, déi vum Mierwaasser op d'U-Boot ausgeübt gëtt.
Firwat a wéi waarm Loftballone fléie kënnen
Ballonen fléien an der Loft, well am Ballon Gas ass, deem seng Dicht méi kleng ass wéi d'Dicht vun der Loft ronderëm. Op der anerer Säit, wann d'Dicht vum Gas am Ballon déiselwecht ass wéi d'Dicht vun der Loft ronderëm, fällt de Ballon op de Buedem a flitt net op eng héich Plaz.
Mam Konzept vun der Opdriffskraaft klëmmt e waarme Loftballon, well d'Opdriffskraaft méi grouss ass wéi d'Schwéierkraaft vum Ballon. De Ballon fällt op de Buedem, wann d'Schwéierkraaft vum Ballon méi grouss ass wéi d'Opdriffskraaft, déi vun der Loft op de Ballon ausgeübt gëtt.
V. BEISPIELFROEN
5.1. D'Gewiicht vun der Laascht an der Loft ass 5 N, d'Gewiicht vun der Laascht gemooss a Flëssegkeet ass 4 N. Wéi grouss ass d'Opschwongskraaft?
Diskussioun
Et ass bekannt:
Gewiicht vun der Laascht an der Loft (w) = 5 N
Gewiicht vun der Laascht a Waasser (wF) = 4 N
Gefrot: Opdriffskraaft (FA)
Äntwert:
Wann se an enger Flëssegkeet gemooss gëtt, geet en Deel vum Gewiicht vun der Laascht duerch d'Opschwongskraaft verluer. D'Gréisst vun der Opschwongskraaft = den Ënnerscheed tëscht dem Gewiicht vun der Laascht an der Loft an dem Gewiicht vun der Laascht an der Flëssegkeet.
FA = 5 – 4 = 1 Newton
5.2. E Behälter voller Waasser gëtt mat engem Steen gefëllt, wouduerch e bëssen Waasser erausleeft. De Volume vum verschëtte Waasser ass 0,1 m³3.. Dicht vum Waasser = 1000 kg/m²3Schwéierkraaftbeschleunigung 10 m/s2Wéi vill Opdriftskraaft übt d'Waasser op de Fiels aus?
Diskussioun
Et ass bekannt:
Volumen vum verschëtte Waasser (V) = 0,1 m3
Dicht vum Waasser (ρ) = 1000 kg/m²3
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Gefrot: Opdriffskraaft (FA)
Äntwert:
FA = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. Wann en Objet an e Behälter voller Mierwaasser geluecht gëtt, leeft en Deel vum Mierwaasser ëm 0,2 m eraus.3Dicht vum Mierwaasser = 1025 kg/m³3D'Schwéierkraaftbeschleunigung ass 10 m/s2Berechent d'Gewiicht vum verdrängten/verschëtte Mierwaasser.
Diskussioun
Et ass bekannt:
Volumen (V) = 0,2 m3
Dicht vum Mierwaasser (ρ) = 1025 kg/m²3.
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Gefrot: Gewiicht vum verdrängten/verschëtten Mierwaasser
Äntwert:
D'Gesetz vum Archimedes seet, datt d'Gréisst vun der Opdriftskraaft = d'Gewiicht vum verréckelten/verschëtte Mierwaasser
FA = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. E Metall weit 100 N wann et a Loft gemooss gëtt an 80 N wann et a Waasser gemooss gëtt. Wat ass de Volume vum Metall? D'Dicht vum Waasser = 1000 kg/m³3, Schwéierkraaftbeschleunigung = 10 m/s2.
Diskussioun
Et ass bekannt:
Gewiicht an der Loft (w) = 100 N
Gewiicht a Waasser (w)f) = 80 N
Dicht vum Waasser (ρ) = 1000 kg/m²3
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Gefrot: Metallvolumen
Äntwert:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. En Objet mat engem Gewiicht vun 20 N gëtt an eng Flëssegkeet geluecht. Wann d'Opschwongskraaft 30 N ass, ënnergeet den Objet, schwëmmt oder schwëmmt en?
Diskussioun
D'Opschwongskraaft ass méi grouss wéi d'Gewiicht vum Objet, FA > w, sou datt den Objet schwëmmt.
En Objet ënnergeet, wann d'Opschwongskraaft manner ass wéi d'Gewiicht vum Objet (FA < w)
VI. ÜBUNGSFROEN AN ÄNTWERTSCHLËSSELEN
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. FORMATIV TESTFROEN
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
