Учебные материалы Закон Архимеда Состоит из базовых компетенций и показателей достижения компетенций, учебных материалов, примеров вопросов, практических заданий и формирующих тестов.
А. Базовые компетенции
3. 1 Применение законов статического равновесия жидкостей в повседневной жизни
4.1 Разработка и проведение экспериментов с использованием свойств статических жидкостей, включая представление результатов экспериментов и их применение.
Б. Показатели достижения компетенций
1. Запоминание (C1), понимание (C2), применение (C3), мПроанализируйте (C4) и сделайте выводы (C5) относительно понятия плавучести, закона Архимеда и понятий плавания, зависания и погружения.
2. Решите (C4) и исправьте (C6) вопросы о плавучести и законе Архимеда.
3. Проведение (P2) эксперимента hЗакон Архимеда
4. Покажите (P3) и определите (P5) gтам плавает и hЗакон Архимеда
Закон Архимеда
I. ВВЕДЕНИЕ
Вы когда-нибудь были на корабле? Корабль с очень большой массой не тонет, в то время как небольшой, лёгкий камень может затонуть. Почему так происходит?
Вы знаете, что изображено на картинке слева? Подводная лодка — это судно, которое может плавать на поверхности моря, а также погружаться под воду. Как подводная лодка плавает и погружается?
Что вы видите на изображении справа? Воздушные шары могут летать на больших высотах. Зачем летают воздушные шары и как управлять воздушным шаром?
Корабли могут плавать на поверхности моря и погружаться под воду, точно так же, как воздушные шары могут парить в атмосфере, то есть в воздухе. Чтобы это понять, сначала нужно понять... Закон АрхимедаДля того чтобы понять закон Архимеда, необходимо сначала понять саму концепцию. Плавучесть.
Источник изображения: Google.com
II. Сила плавучести
Что кажется легче: камень, поднятый на суше, или тот же самый камень, поднятый в воде? Если вы никогда этого не испытывали, попробуйте, чтобы ответить на этот вопрос. Поднять камень на суше тяжелее, но тот же самый камень легче, поднятый в воде. Это происходит из-за силы плавучести.
Когда объект помещают в жидкость, возникает разница давлений между жидкостью в верхней части объекта и жидкостью в нижней части объекта. Давление жидкости в нижней части объекта больше, чем давление жидкости в верхней части. Плавучесть возникает на объекте из-за разницы давлений жидкости на разных глубинах.
На рисунке изображен объект, плавающий в жидкости. Давление жидкости под объектом больше, чем давление жидкости над объектом, потому что глубина жидкости под объектом больше, чем глубина жидкости над объектом (h).2 > ч1).
Информация : FA = сила плавучести, ρ = плотность жидкости, g = ускорение свободного падения, V = объем объекта, погруженного в жидкость.
Заменять ρV в формуле силы плавучести, где m — в формуле плотности:
Информация : m = масса, g = ускорение свободного падения, w = ускорение свободного падения.
На основе уравнения 2 определяется сила плавучести (F).A) равен весу (w) вытесненной жидкости. VОбъем вытесненной жидкости равен объему объекта, находящегося в этой жидкости.
III. Закон Архимеда
Когда объект полностью или частично погружен в жидкость, жидкость оказывает на объект восходящую силу (выталкивающую силу), величина которой равна весу вытесненной жидкости. Объем вытесненной жидкости равен объему объекта, погруженного в жидкость.
IV. ПЛАВАЮЩИЙ, ПЛАВАЮЩИЙ, ТОНУЩИЙ
4.1 ПЛАВАЮЩИЙ
Объект плавает на поверхности жидкости, если:
1. Вес объекта меньший чем сила плавучести (w < F)A), или
2. Плотность объекта меньше плотности жидкости ( )
Если выталкивающая сила больше силы тяжести, то результирующая сила не равна нулю; согласно законам движения Ньютона, объект будет двигаться вверх. Но в действительности объект находится в состоянии покоя на поверхности жидкости. Согласно первому закону Ньютона, если объект находится в состоянии покоя, то
ΣFy = 0
FA – в – Фa = 0
FA = w + Fa
FA = выталкивающая сила, оказываемая жидкостью на объект. Fa = атмосферная тягаw = вес объекта.
4.2 ПЛАВАЮЩИЙ
Объект плавает на поверхности жидкости, если:
1. Вес объекта сама Денган Сила плавучести (w = F)A), или
2. Плотность объекта равна плотности жидкости ( )
Согласно первому закону Ньютона, если объект находится в состоянии покоя, то
ΣFy = 0
FA – w = 0
FA = ш
4.3 ЗАТОПЛЕНИЕ
1. Вес объекта больше чем сила плавучести (w > F)A), или
2. Плотность объекта больше плотности жидкости ( )
Согласно первому закону Ньютона, если объект находится в состоянии покоя, то
ΣFy = 0
в – ФA – N = 0
w = FA + N
FA = выталкивающая сила, оказываемая жидкостью на объект. N = нормальная сила, действующая со стороны основания на объект.w = вес объекта.
Почему корабли плавают?
После изучения приведенного выше объяснения, попробуйте ответить на вопрос: почему корабль с большой массой не тонет, а легкий песок тонет в море? Песок тонет, потому что его плотность больше плотности морской воды. Между тем, корабли, хотя и сделаны из железа, имеют плотность, превышающую плотность морской воды (плотность железа составляет 7874 кг/м³).3 Плотность морской воды составляет 1025 кг/м³.3), но объем корабля настолько велик, что плотность корабля рассчитывается по формуле плотности. ρ = m / V меньше плотности морской воды.
Если использовать понятия плавучести и гравитации, то корабли плавают, потому что плавучесть превышает силу тяжести корабля.
Как погружаются подводные лодки
Для того чтобы подводная лодка могла плавать, её плотность должна быть меньше плотности морской воды; аналогично, подводная лодка может погружаться, если её плотность больше или равна плотности морской воды. Объём подводной лодки одинаков, поэтому для того, чтобы она могла погружаться и плавать, её плотность можно изменять, добавляя воду и воздух в балластные цистерны. Для погружения в балластную цистерну заливают воду, а для всплытия на поверхность воду из цистерны удаляют, а в цистерну подают воздух.
Используя понятия плавучести и гравитации, можно сказать, что подводная лодка может плавать, если сила плавучести превышает силу тяжести самой подводной лодки. Подводная лодка может погружаться, если сила тяжести корабля превышает выталкивающую силу, оказываемую морской водой на подводную лодку.
Почему и как воздушные шары могут летать
Воздушные шары летают в воздухе, потому что внутри шара находится газ, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха. С другой стороны, если плотность газа внутри шара равна плотности окружающего воздуха, шар упадет на землю и не поднимется на большую высоту.
Используя принцип плавучести, можно сказать, что воздушный шар поднимается, потому что выталкивающая сила превышает силу тяжести шара. Шар падает на землю, когда сила тяжести шара превышает выталкивающую силу, создаваемую воздухом.
V. ПРИМЕРЫ ВОПРОСОВ
5.1. Вес груза в воздухе составляет 5 Н, а вес груза в жидкости — 4 Н. Какова величина выталкивающей силы?
Обсуждение
Известно:
Вес груза в воздухе (w) = 5 Н
Вес груза в воде (w)F) = 4 Н
Вопрос: Сила плавучести (F)A)
Jawab:
При измерении в жидкости часть веса груза теряется из-за силы плавучести. Величина силы плавучести равна разности между весом груза на воздухе и весом груза в жидкости.
FA = 5 – 4 = 1 Ньютонов
5.2. В емкость с водой кладут камень, в результате чего часть воды выливается. Объем вылитой воды составляет 0,1 м³.3.. Плотность воды = 1000 кг/м³3Ускорение свободного падения 10 м/с²2Какова величина выталкивающей силы, которую вода оказывает на камень?
Обсуждение
Известно:
Объем пролитой воды (V) = 0,1 м³3
Плотность воды (ρ) = 1000 кг/м3
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²2
Вопрос: Сила плавучести (F)A)
Jawab:
FA = ρ г V = (1000)(10)(0,1) = 1000 Н
5.3. Когда предмет помещают в контейнер, наполненный морской водой, часть морской воды выливается на 0,2 м³.3Плотность морской воды = 1025 кг/м³3Ускорение свободного падения составляет 10 м/с².2Рассчитайте вес вытесненной/разлитой морской воды.
Обсуждение
Известно:
Объем (V) = 0,2 м3
Плотность морской воды (ρ) = 1025 кг/м³3.
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²2
Вопрос: Вес вытесненной/разлитой морской воды
Jawab:
Закон Архимеда гласит, что величина выталкивающей силы равна весу вытесненной/вылитой морской воды.
FA = ρ г V = (1025)(10)(0,2) = 2050 Н
5.4. Металл весит 100 Н в воздухе и 80 Н в воде. Какой объем у металла? Плотность воды = 1000 кг/м³3Ускорение свободного падения = 10 м/с²2.
Обсуждение
Известно:
Вес в воздухе (w) = 100 Н
Вес в воде (w)f) = 80 Н
Плотность воды (ρ) = 1000 кг/м3
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²2
Вопрос: Металлический объем
Jawab:
FA = 100 – 80 = 20 Н
FA = ρ g V
20 = (1000)(10) В
20 = 10.000 В
5.5. Предмет весом 20 Н помещен в жидкость. Если выталкивающая сила равна 30 Н, то предмет утонет, всплывет или будет плавать?
Обсуждение
Выталкивающая сила больше веса объекта, F.A > w, чтобы объект плавал.
Объект тонет, если выталкивающая сила меньше веса объекта (F).A < w)
VI. Практические вопросы и ответы
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. Вопросы для промежуточного тестирования
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
????
