Наставните материјали за право на Архимед се состојат од основни компетенции и индикатори за постигнување на компетенции, материјали за учење, примероци на прашања, практични прашања и формативни тестови.
А. Основни компетенции
3.1 Примена на законите на статичките флуиди во секојдневниот живот
4.1 Дизајнирање и спроведување експерименти што ги користат својствата на статичките флуиди, вклучувајќи презентација на експерименталните резултати и нивна употреба.
Б. Индикатори за постигнување на компетенции
1. Сеќавање на (C1), разбирање на (C2), примена на (C3), анализа на (C4) и заклучување (C5) на концептот на пловност, Архимедовиот закон и концептот на лебдење, лебдење, тонење
2. Решете ги прашањата (C4) и исправете ги прашањата (C6) за пловноста и Архимедовиот закон
3. Извршете го (P2) експериментот за Архимедовиот закон
4. Покажете (P3) и одредете (P5) силата на пловност и Архимедовиот закон
АРХИМЕДОВ ЗАКОН
I. ВОВЕД
Дали некогаш сте биле на брод? Брод со многу голема маса не тоне, додека мала, лесна карпа може. Зошто е тоа така?
Дали знаете која е сликата лево? Подморница е брод што може да лебди на површината на морето, а исто така и да нурка под вода. Како лебди и нурка подморница?
Што гледате на сликата од десно? Балоните на топол воздух можат да летаат на големи надморски височини. Зошто летаат балоните и како се лета со балон на топол воздух?
Бродовите можат да лебдат по површината на морето и да нуркаат под вода, исто како што балоните можат да лебдат во атмосферата, односно во воздухот. За да го разберете ова, прво мора да го разберете Архимедовиот закон . За да го разберете Архимедовиот закон, прво мора да го разберете концептот на пловност.
Извор на слика: Google.com
II. СИЛА НА ПЛОВНОСТ
Што се чувствува полесно, карпа крената на копно или истата карпа крената во вода? Ако никогаш не сте го искусиле ова, треба да се обидете за да одговорите на ова прашање. Потешко е да се крене карпа на копно, но истата карпа е полесна крената во вода. Ова се должи на силата на пловност.
Кога некој предмет е потопен во течност, ќе има разлика во притисокот помеѓу течноста над предметот и течноста под него. Течноста под предметот има поголем притисок од течноста над предметот. Пловноста се јавува поради разликата во притисокот на течноста на различни длабочини.
На сликата, се гледа објект како лебди во течност. Течноста под флуидот има поголем притисок од течноста над објектот, бидејќи течноста под објектот има поголема длабочина од течноста над објектот (h2 > ч1).
Опис: FA = сила на пловност, ρ = густина на течноста, g = забрзување поради гравитацијата, V = волумен на објектот потопен во течност
Заменете го ρV во формулата за силата на пловност со m во формулата за густина:
Опис: m = маса, g = гравитационо забрзување, w = гравитација.
Врз основа на равенката 2, силата на пловење (FA ) е еднаква на тежината (w) на поместената течност. Волуменот на поместената течност е еднаков на волуменот на предметот во течноста.
III. АРХИМЕДОВ ЗАКОН
Кога некој предмет е целосно или делумно потопен во течност, течноста врши сила насочена нагоре (пловност) врз предметот, каде што големината на силата на пловност е еднаква на тежината на поместената течност. Волуменот на поместената течност е еднаков на волуменот на предметот потопен во течноста.
IV. ПЛОВДЕЊЕ, ПЛОВДЕЊЕ, ПОНЕВАЊЕ
4.1 ПЛОБОДУВАЧКИ
Предмет лебди на површината на течност ако:
1. Гравитацијата на објектот е помала од пловната сила (w < F A ), или
2. Густината на објектот е помала од густината на флуидот ( )
Ако пловната сила е поголема од гравитационата сила, тогаш резултантната сила не е нула, според Њутновите закони за движење, предметот ќе се движи нагоре. Но, всушност, предметот мирува на површината на течноста. Според првиот Њутнов закон, ако предметот мирува, тогаш
ΣFy = 0
F A – w – F a = 0
Ф А = w + Ф а
F A = сила на пловење што ја врши течноста врз предметот, Fa = атмосферски потисок , w = тежина на предметот.
4.2 ПЛОБОДУВАЧКИ
Предмет лебди на површината на течност ако:
1. Тежината на предметот е иста како и силата на пловење (w = F A ), или
2. Густината на објектот е иста како и густината на флуидот ( )
Според првиот Њутнов закон, ако некој предмет е во мирување, тогаш
Σ Fy = 0
F A – w = 0
F A = w
4.3 ПОНЕВАЊЕ
1. Гравитацијата на објектот е поголема од силата на пловење (w > F A ), или
2. Густината на објектот е поголема од густината на флуидот ( )
Според првиот Њутнов закон, ако некој предмет е во мирување, тогаш
Σ Fy = 0
w – F A – N = 0
w = FA + N
F A = сила на пловење што ја врши течноста врз предметот, N = нормална сила што ја врши основата врз предметот , w = гравитација на предметот.
Зошто бродовите пловат?
Откако го проучивте горенаведениот опис, сега се обидувате да одговорите на прашањето, зошто брод со голема маса не тоне додека лесниот песок тоне во морето? Песокот тоне затоа што густината на песокот е поголема од густината на морската вода. Додека бродот, иако е составен од железо кое има густина поголема од густината на морската вода (густината на железото е 7874 kg/m3 , густината на морската вода е 1025 kg/m3 ) , но волуменот на бродот е многу голем, така што густината на бродот, ако се пресмета со формулата за густина ρ = m/V, вредноста е помала од густината на морската вода.
Ако го користиме концептот на пловност и гравитација, бродовите пловат бидејќи пловноста е поголема од гравитацијата на бродот.
Како нуркаат подморниците
За да плови, густината на подморницата мора да биде помала од густината на морската вода, слично на тоа, подморницата може да нурка ако нејзината густина е поголема или еднаква на густината на морската вода. Волуменот на подморницата е ист, па за да нурка и плови, густината на подморницата може да се промени со ставање вода и воздух во баластните резервоари. Ако сакате да нуркате, ставете вода во баластниот резервоар, а ако сакате да плови на површината, водата се отстранува од резервоарот и се става воздух во резервоарот.
Користејќи го концептот на пловност и гравитација, подморницата може да плови ако силата на пловност е поголема од гравитацијата на подморницата. Подморницата може да нурка ако гравитацијата на бродот е поголема од силата на пловност што ја врши морската вода врз подморницата.
Зошто и како можат да летаат балоните со топол воздух
Балоните летаат во воздух бидејќи во балонот има гас чија густина е помала од густината на воздухот околу него. Од друга страна, ако густината на гасот во балонот е иста како и густината на воздухот околу него, балонот паѓа на земја и не лета на високо место.
Користејќи го концептот на пловност, балонот со топол воздух се крева бидејќи пловната сила е поголема од гравитацијата на балонот. Балонот паѓа на земја кога гравитацијата на балонот е поголема од пловната сила што ја врши воздухот врз балонот.
V. ПРИМЕРНИ ПРАШАЊА
5.1. Тежината на товарот во воздух е 5 N, тежината на товарот мерена во течност е 4 N. Колку е голема силата на пловење?
Дискусија
Познато е:
Тежина на товарот во воздух (w) = 5 N
Тежина на товарот во вода (w F ) = 4 N
Прашано: Сила на пловност ( FA )
Одговор:
Кога се мери во течност, дел од тежината на товарот се губи поради силата на пловност. Големината на силата на пловност = разликата помеѓу тежината на товарот во воздух и тежината на товарот во течноста.
F A = 5 – 4 = 1 Њутн
5.2. Во сад полн со вода, се става камен така што дел од водата се истура. Волуменот на истурената вода е 0,1 m3 . . Густина на водата = 1000 kg / m3 , Забрзување поради гравитацијата 10 m / s2 . Колкава пловна сила врши водата врз каменот?
Дискусија
Познато е:
Волумен на истурена вода (V) = 0,1 m3
Густина на водата ( ρ ) = 1000 kg/ m3
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/ s²
Прашано: Сила на пловност ( FA )
Одговор:
F A = ρ g V = (1000) (10) (0,1) = 1000 N
5.3. Кога некој предмет се става во сад полн со морска вода, дел од морската вода се истура дури 0,2 m3 . Густината на морската вода = 1025 kg/m3 . Забрзувањето поради гравитацијата е 10 m/s2 . Пресметајте ја тежината на поместената/истурената морска вода.
Дискусија
Познато е:
Волумен (V) = 0,2 м3
Густината на морската вода (ρ) = 1025 kg/ m3.
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/ s²
Прашано: Тежина на поместена/истурена морска вода
Одговор:
Архимедовиот закон вели дека големината на пловната сила = тежината на поместената/истурената морска вода
F A = ρ g V = (1025) (10) (0,2) = 2050 N
5.4. Металот тежи 100 N кога се мери во воздух и 80 N кога се мери во вода. Колкав е волуменот на металот? Густина на водата = 1000 kg/m3 , забрзување поради гравитацијата = 10 m/ s2.
Дискусија
Познато е:
Тежина во воздух (w) = 100 N
Тежина во вода (w f ) = 80 N
Густина на водата ( ρ) = 1000 kg/ m3
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/ s²
Прашано: Волумен на метал
Одговор:
Ф А = 100 – 80 = 20 Н
F A = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. Предмет со тежина од 20 N е ставен во течност. Ако силата на пловење е 30 N, дали предметот потонува, плови или плови?
Дискусија
Пловната сила е поголема од тежината на предметот, F A > w, па затоа предметот лебди.
Предмет тоне ако силата на пловење е помала од тежината на предметот (F A < w)
VI. ПРАШАЊА ЗА ПРАШАЊА И КЛУЧЕВИ ЗА ОДГОВОРИ
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. ПРАШАЊА ОД ФОРМАТИВНИОТ ТЕСТ
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
