Mācību materiāli Arhimēda likums sastāv no pamatkompetencēm un kompetenču sasniegšanas rādītājiem, mācību materiāliem, parauga jautājumiem, praktiskiem jautājumiem un formatīvajiem testiem.
A. Pamatkompetences
3. 1 Statisko šķidrumu likumu piemērošana ikdienas dzīvē
4.1 Eksperimentu, kuros izmantotas statisko šķidrumu īpašības, izstrāde un veikšana, tostarp eksperimentālo rezultātu prezentācija un to izmantošana.
B. Kompetences sasniegšanas rādītāji
1. Atcerēšanās (C1), izpratne (C2), pielietošana (C3), mAnalizēt (C4) un secināt (C5) peldspējas jēdzienu, Arhimēda likumu un peldēšanas, karāšanās un grimšanas jēdzienus
2. Atrisiniet (C4) un izlabojiet (C6) jautājumus par peldspēju un Arhimēda likumu
3. Eksperimenta veikšana (P2) hArhimēda likums
4. Parādiet (P3) un nosakiet (P5) gir peldoši un hArhimēda likums
ARHIMĒDA LIKUMS
I. IEVADS
Vai esat kādreiz bijuši uz kuģa? Kuģis ar ļoti lielu masu nenogrimst, savukārt mazs, viegls akmens var. Kāpēc tas tā ir?
Vai zini, kas ir attēlā kreisajā pusē? Zemūdene ir kuģis, kas var peldēt pa jūras virsmu un arī nirt zem ūdens. Kā zemūdene peld un nirt?
Ko redzat attēlā labajā pusē? Karstā gaisa baloni var lidot lielā augstumā. Kāpēc baloni lido un kā vadīt karstā gaisa balonu?
Kuģi var peldēt pa jūras virsmu un nirt zem ūdens, tāpat kā baloni var peldēt atmosfērā jeb gaisā. Lai to saprastu, vispirms ir jāsaprot Arhimēda likumsLai jūs saprastu Arhimēda likumu, vispirms ir jāsaprot pats jēdziens. Peldspēja.
Attēla avots: Google.com
II. PELDSPĒJS
Kas šķiet vieglāks – akmens, pacelts uz sauszemes, vai tas pats akmens, pacelts ūdenī? Ja nekad neesi ko tādu pieredzējis, tev vajadzētu pamēģināt, lai atbildētu uz šo jautājumu. Akmeni uz sauszemes ir smagāk pacelt, bet to pašu akmeni ūdenī ir vieglāk pacelt. Tas ir saistīts ar peldspēju.
Kad objekts tiek ievietots šķidrumā, starp šķidrumu objekta augšpusē un šķidrumu objekta apakšā būs spiediena starpība. Šķidrumam objekta apakšā ir lielāks spiediens nekā šķidrumam augšpusē. uz objekta. Peldspēja rodas šķidruma spiediena atšķirību dēļ dažādos dziļumos.
Attēlā redzams, ka objekts peld šķidrumā. Šķidrumam zem šķidruma ir lielāks spiediens nekā šķidrumam virs objekta, jo šķidrumam zem objekta ir lielāks dziļums nekā šķidrumam virs objekta (h2 > h1).
Informācija: FA = peldspēja, ρ = šķidruma blīvums, g = brīvās krišanas paātrinājums, V = šķidrumā iegremdētā objekta tilpums
Aizstāt ρV peldspējas formulā ar m blīvuma formulā:
Informācija: m = masa, g = brīvās krišanas paātrinājums, w = brīvā krišana.
Balstoties uz 2. vienādojumu, peldspēja (FA) ir vienāds ar izspiestā šķidruma svaru (w). VIzspiestā šķidruma tilpums ir tāds pats kā šķidrumā esošā objekta tilpums.
III. ARHIMĒDA LIKUMS
Kad objekts ir pilnībā vai daļēji iegremdēts šķidrumā, šķidrums uz objektu iedarbojas ar augšupvērstu spēku (peldspēju), kur peldspējas lielums ir vienāds ar izspiestā šķidruma svaru. Izspiestā šķidruma tilpums ir vienāds ar šķidrumā iegremdētā objekta tilpumu.
IV. PELDOŠANĀS, PELDOŠANĀS, GRIMŠANAS
4.1 PELDOŠS
Objekts peld uz šķidruma virsmas, ja:
1. Objekta svars mazāks nekā peldspēja (w < FA), vai
2. Objekta blīvums ir mazāks nekā šķidruma blīvums ( ).
Ja peldspēja ir lielāka par gravitācijas spēku, tad iegūtais spēks nav nulle; saskaņā ar Ņūtona kustības likumiem objekts kustēsies uz augšu. Taču patiesībā objekts atrodas miera stāvoklī uz šķidruma virsmas. Saskaņā ar Ņūtona pirmo likumu, ja objekts atrodas miera stāvoklī, tad
ΣFy = 0
FA – w – Fa = 0
FA = w + Fa
FA = šķidruma uz objektu radītais peldspējas spēks, Fa = atmosfēras vilce, w = objekta svars.
4.2 PELDOŠS
Objekts peld uz šķidruma virsmas, ja:
1. Objekta svars kopā ar Peldspējas spēks (w = FA), vai
2. Objekta blīvums ir tāds pats kā šķidruma blīvums ( ).
Saskaņā ar Ņūtona pirmo likumu, ja objekts atrodas miera stāvoklī, tad
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA =w
4.3 GRIMŠANA
1. Objekta svars lielāks nekā peldspēja (w > FA), vai
2. Objekta blīvums ir lielāks nekā šķidruma blīvums ( ).
Saskaņā ar Ņūtona pirmo likumu, ja objekts atrodas miera stāvoklī, tad
ΣFy = 0
w – FA – N = 0
w = FA + N
FA = šķidruma uz objektu radītais peldspējas spēks, N = normālais spēks, ko pamatne iedarbojas uz objektu, w = objekta svars.
Kāpēc kuģi peld?
Pēc iepriekš minētā skaidrojuma izpētes tagad jūs mēģināt atbildēt uz jautājumu, kāpēc kuģis ar lielu masu nenogrimst, kamēr vieglas smiltis jūrā nogrimst? Smiltis nogrimst, jo smilšu blīvums ir lielāks nekā jūras ūdens blīvums. Tikmēr kuģiem, lai gan tie ir izgatavoti no dzelzs, blīvums ir lielāks nekā jūras ūdens blīvums (dzelzs blīvums ir 7874 kg/m3).3 , jūras ūdens blīvums ir 1025 kg/m33), bet kuģa tilpums ir tik liels, ka kuģa blīvumu aprēķina, izmantojot blīvuma formulu ρ = m / V ir mazāks nekā jūras ūdens blīvums.
Ja mēs izmantojam peldspējas un gravitācijas jēdzienu, kuģi peld, jo peldspēja ir lielāka nekā kuģa gravitācija.
Kā nirst zemūdenes
Lai peldētu, zemūdenes blīvumam jābūt mazākam par jūras ūdens blīvumu, tāpat zemūdene var ienirt, ja tās blīvums ir lielāks vai vienāds ar jūras ūdens blīvumu. Zemūdenes tilpums ir vienāds, tāpēc, lai tā varētu ienirt un peldēt, zemūdenes blīvumu var mainīt, ielejot ūdeni un gaisu balasta tvertnēs. Ja vēlaties nirt, ūdeni ielej balasta tvertnē, un, ja vēlaties uzpeldēt virspusē, ūdeni no tvertnes izsūknē un tvertnē ielej gaisu.
Izmantojot peldspējas un gravitācijas jēdzienu, zemūdene var peldēt, ja peldspēja ir lielāka par zemūdenes gravitāciju. Zemūdene var ienirt, ja kuģa gravitācija ir lielāka par jūras ūdens radīto peldspēju uz zemūdeni.
Kāpēc un kā gaisa baloni var lidot
Baloni lido gaisā, jo balona iekšpusē ir gāze, kuras blīvums ir mazāks nekā apkārtējā gaisa blīvums. No otras puses, ja gāzes blīvums balona iekšpusē ir tāds pats kā apkārtējā gaisa blīvums, balons nokrīt zemē un neaizlido augstu.
Izmantojot peldspējas jēdzienu, gaisa balons paceļas, jo peldspēja ir lielāka nekā balona gravitācija. Balons nokrīt zemē, kad balona gravitācija ir lielāka nekā gaisa radītais peldspējas spēks uz balonu.
V. PIEMĒRA JAUTĀJUMI
5.1. Kravas svars gaisā ir 5 N, kravas svars, mērot šķidrumā, ir 4 N. Cik liels ir peldspējas spēks?
Diskusija
Ir zināms:
Slodzes svars gaisā (w) = 5 N
Ielādētās veļas svars ūdenī (w)F) = 4 N
Jautāja: Peldspējas spēks (FA)
Džavabs:
Mērot šķidrumā, daļa no kravas svara zūd peldspējas dēļ. Peldspējas spēka lielums = starpība starp kravas svaru gaisā un kravas svaru šķidrumā.
FA = 5 – 4 = 1 ņūtoni
5.2. Ar ūdeni pilnā traukā ievieto akmeni, kā rezultātā daļa ūdens izlīst. Izlietā ūdens tilpums ir 0,1 m3.3.. Ūdens blīvums = 1000 kg/m³3, Brīvās krišanas paātrinājums 10 m/s2Cik lielu peldspējas spēku ūdens rada iezim?
Diskusija
Ir zināms:
Izlietā ūdens tilpums (V) = 0,1 m3
Ūdens blīvums (ρ) = 1000 kg/m²3
Brīvās krišanas paātrinājums (g) = 10 m/s2
Jautāja: Peldspējas spēks (FA)
Džavabs:
FA = ρ g V = (1000) (10) (0,1) = 1000 N
5.3. Kad priekšmetu ievieto traukā, kas pilns ar jūras ūdeni, daļa jūras ūdens izlīst par 0,2 m.3Jūras ūdens blīvums = 1025 kg/m³3Brīvās krišanas paātrinājums ir 10 m/s2Aprēķiniet izspiestā/izlietā jūras ūdens svaru.
Diskusija
Ir zināms:
Tilpums (V) = 0,2 m33
Jūras ūdens blīvums (ρ) = 1025 kg/m³3.
Brīvās krišanas paātrinājums (g) = 10 m/s2
Jautāja: Izspiestā/izplūdušā jūras ūdens svars
Džavabs:
Arhimēda likums nosaka, ka peldspējas lielums = izspiestā/izlietā jūras ūdens svars
FA = ρ g V = (1025) (10) (0,2) = 2050 N
5.4. Metāla svars gaisā ir 100 N, bet ūdenī — 80 N. Kāds ir metāla tilpums? Ūdens blīvums = 1000 kg/m³.3, brīvās krišanas paātrinājums = 10 m/s2.
Diskusija
Ir zināms:
Svars gaisā (w) = 100 N
Svars ūdenī (w)f) = 80 N
Ūdens blīvums (ρ) = 1000 kg/m²3
Brīvās krišanas paātrinājums (g) = 10 m/s2
Jautāja: Metāla tilpums
Džavabs:
FA = 100 – 80 = 20 N
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. Šķidrumā ievieto objektu, kas sver 20 N. Ja peldspēja ir 30 N, vai objekts nogrimst, peld vai peld?
Diskusija
Peldspējas spēks ir lielāks par objekta svaru, FA > w, lai objekts peldētu.
Objekts nogrimst, ja peldspēja ir mazāka par objekta svaru (FA < w)
VI. PRAKTISKIE JAUTĀJUMI UN ATBILDES
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. FORMATĪVIE TESTA JAUTĀJUMI
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
????
