Ang mga kagamitan sa pagtuturo ng Batas ni Archimedes ay binubuo ng Mga Pangunahing Kakayahan at Mga Tagapagpahiwatig ng Pagkamit ng Kakayahan, Mga Kagamitan sa Pagkatuto, Mga Halimbawang Tanong, Mga Tanong sa Pagsasanay at Mga Formative na Pagsusulit.
A. Mga Pangunahing Kakayahan
3.1 Paglalapat ng mga batas ng mga static fluid sa pang-araw-araw na buhay
4.1 Pagdidisenyo at pagsasagawa ng mga eksperimento na gumagamit ng mga katangian ng mga static fluid, kabilang ang isang presentasyon ng mga resulta ng eksperimento at ang kanilang paggamit.
B. Mga Tagapagpahiwatig ng Pagkamit ng Kakayahan
1. Pag-alala (C1), pag-unawa (C2), paglalapat (C3), pagsusuri (C4) at pagtatapos (C5) ng konsepto ng buoyancy, batas ni Archimedes at ang konsepto ng paglutang, pag-alon-alon, at paglubog
2. Sagutin ang (C4) at itama ang (C6) mga tanong tungkol sa buoyancy at batas ni Archimedes
3. Isagawa (P2) ang eksperimento sa batas ni Archimedes
4. Ipakita (P3) at tukuyin (P5) ang puwersa ng buoyancy at ang batas ni Archimedes
BATAS NI ARKIMEDES
I. PANIMULA
Nakasakay ka na ba sa barko? Ang barkong may napakalaking masa ay hindi lumulubog, samantalang ang maliit at magaan na bato ay lumulubog. Bakit ganito?
Alam mo ba kung ano ang larawan sa kaliwa? Ang submarino ay isang barkong kayang lumutang sa ibabaw ng dagat at sumisid din sa ilalim ng tubig. Paano lumulutang at sumisisid ang isang submarino?
Ano ang nakikita mo sa larawan sa kanan? Ang mga hot air balloon ay maaaring lumipad sa matataas na lugar. Bakit lumilipad ang mga lobo, at paano mo pinapalipad ang isang hot air balloon?
Ang mga barko ay maaaring lumutang sa ibabaw ng dagat at sumisid sa ilalim ng tubig, tulad ng mga lobo na maaaring lumutang sa atmospera, o hangin. Upang maunawaan ito, dapat mo munang maunawaan ang Batas ni Archimedes . Upang maunawaan ang Batas ni Archimedes, dapat mo munang maunawaan ang konsepto ng buoyancy.
Pinagmulan ng larawan: Google.com
II. PUWERSA NG PAGLULUPAD
Alin ang mas magaan sa pakiramdam, batong itinaas sa lupa o ang batong itinaas sa tubig? Kung hindi mo pa ito naranasan, dapat mo itong subukan upang masagot ang tanong na ito. Mas mabigat ang pagbuhat ng bato sa lupa, ngunit mas magaan ang batong itinaas sa tubig. Ito ay dahil sa puwersa ng paglutang.
Kapag ang isang bagay ay nakalubog sa isang pluido, magkakaroon ng pagkakaiba sa presyon sa pagitan ng pluido sa itaas ng bagay at ng pluido sa ibaba nito. Ang pluido sa ilalim ng bagay ay may mas mataas na presyon kaysa sa pluido sa itaas ng bagay. Ang buoyancy ay nangyayari dahil sa pagkakaiba ng presyon ng pluido sa iba't ibang lalim.
Sa larawan, makikita ang isang bagay na lumulutang sa isang likido. Ang likido sa ilalim ng pluwido ay may mas mataas na presyon kaysa sa likido sa ibabaw ng bagay, dahil ang likido sa ilalim ng bagay ay may mas malalim na lalim kaysa sa likido sa ibabaw ng bagay (h2 > h1).
Paglalarawan: FA = puwersa ng buoyancy, ρ = densidad ng likido, g = acceleration dahil sa grabidad, V = volume ng bagay na nakalubog sa likido
Palitan ang ρV sa pormula ng Buoyancy Force ng m sa pormula ng density:
Paglalarawan: m = masa, g = pagbilis ng grabidad, w = grabidad.
Batay sa equation 2, ang buoyant force (FA ) ay katumbas ng bigat (w) ng displaced fluid. Ang volume ng displaced fluid ay katumbas ng volume ng bagay sa fluid.
III. BATAS NI ARKIMEDES
Kapag ang isang bagay ay ganap o bahagyang nakalubog sa isang pluido, ang pluido ay naglalabas ng puwersang pataas (buoyancy) sa bagay, kung saan ang magnitude ng puwersang buoyancy ay katumbas ng bigat ng naalis na pluido. Ang volume ng naalis na pluido ay katumbas ng volume ng bagay na nakalubog sa pluido.
IV. PAGLULUTANG, PAGLULUTANG, PAGLULUBOG
4.1 PAGLULUTANG
Ang isang bagay ay lumulutang sa ibabaw ng isang pluido kung:
1. Ang grabidad ng bagay ay mas maliit kaysa sa puwersang lumulutang (w < F A ), o
2. Ang densidad ng bagay ay mas maliit kaysa sa densidad ng pluido ( )
Kung ang puwersang lumulutang ay mas malaki kaysa sa puwersa ng grabidad, ang nagresultang puwersa ay hindi zero. Ayon sa mga batas ng paggalaw ni Newton, ang bagay ay kikilos pataas. Ngunit sa katotohanan, ang bagay ay nakapahinga sa ibabaw ng likido. Ayon sa unang batas ni Newton, kung ang isang bagay ay nakapahinga,
ΣFy = 0
F A – w – F a = 0
F A = w + F a
F A = puwersang lumulutang na ipinapatupad ng likido sa bagay, Fa = tulak sa atmospera , w = bigat ng bagay.
4.2 PAGLULUTANG
Ang isang bagay ay lumulutang sa ibabaw ng isang pluido kung:
1. Ang bigat ng bagay ay kapareho ng puwersang lumulutang (w = F A ), o
2. Ang densidad ng bagay ay kapareho ng densidad ng pluido ( )
Ayon sa unang batas ni Newton, kung ang isang bagay ay hindi gumagalaw,
Σ F y = 0
F A – w = 0
F A = w
4.3 PAGLULUBOG
1. Ang grabidad ng bagay ay mas malaki kaysa sa puwersang lumulutang (w > F A ), o
2. Ang densidad ng bagay ay mas malaki kaysa sa densidad ng pluido ( )
Ayon sa unang batas ni Newton, kung ang isang bagay ay hindi gumagalaw,
Σ F y = 0
w – F A – N = 0
w = FA + N
F A = puwersang lumulutang na ipinapatupad ng likido sa bagay, N = normal na puwersang ipinapatupad ng base sa bagay , w = grabidad ng bagay.
Bakit lumulutang ang mga barko?
Matapos pag-aralan ang paglalarawan sa itaas, susubukan mong sagutin ang tanong na, bakit hindi lumulubog ang isang barko na may malaking masa habang lumulubog ang magaan na buhangin sa dagat? Lumulubog ang buhangin dahil ang densidad ng buhangin ay mas malaki kaysa sa densidad ng tubig dagat. Samantalang ang barko, bagama't binubuo ng bakal na may densidad na mas malaki kaysa sa densidad ng tubig dagat (ang densidad ng bakal ay 7874 kg/m3 , ang densidad ng tubig dagat ay 1025 kg/m3 ) , ngunit ang volume ng barko ay napakalaki kaya kung kakalkulahin ang densidad ng barko gamit ang density formula na ρ = m/V, ang halaga ay mas maliit kaysa sa densidad ng tubig dagat.
Kung gagamitin natin ang konsepto ng buoyancy at gravity, lumulutang ang mga barko dahil mas malaki ang buoyancy kaysa sa gravity ng barko.
Paano sumisid ang mga submarino
Para lumutang, ang densidad ng isang submarino ay dapat na mas maliit kaysa sa densidad ng tubig dagat, gayundin, ang isang submarino ay maaaring sumisid kung ang densidad nito ay mas malaki o katumbas ng densidad ng tubig dagat. Ang volume ng isang submarino ay pareho, kaya upang ito ay sumisid at lumutang, ang densidad ng submarino ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng paglalagay ng tubig at hangin sa mga tangke ng ballast. Kung gusto mong sumisid, maglagay ng tubig sa tangke ng ballast at kung gusto mong lumutang sa ibabaw, ang tubig ay inaalis mula sa tangke at ang hangin ay inilalagay sa tangke.
Gamit ang konsepto ng buoyancy at gravity, maaaring lumutang ang isang submarino kung ang puwersa ng buoyancy ay mas malaki kaysa sa gravity ng submarino. Maaaring sumisid ang isang submarino kung ang gravity ng barko ay mas malaki kaysa sa puwersa ng buoyant na inilalapat ng tubig dagat sa submarino.
Bakit at paano lumipad ang mga hot air balloon
Lumilipad ang mga lobo sa ere dahil sa loob ng lobo ay may gas na may densidad na mas maliit kaysa sa densidad ng hangin sa paligid nito. Sa kabilang banda, kung ang densidad ng gas sa loob ng lobo ay kapareho ng densidad ng hangin sa paligid nito, ang lobo ay mahuhulog sa lupa at hindi lilipad sa isang mataas na lugar.
Gamit ang konsepto ng buoyancy, ang isang hot air balloon ay umaangat dahil ang puwersa ng paglutang ay mas malaki kaysa sa grabidad ng lobo. Ang lobo ay nahuhulog sa lupa kapag ang grabidad ng lobo ay mas malaki kaysa sa puwersa ng paglutang na inilalapat ng hangin sa lobo.
V. MGA HALIMBAWA NG TANONG
5.1. Ang bigat ng karga sa hangin ay 5 N, ang bigat ng karga kapag sinusukat sa likido ay 4 N. Gaano kalaki ang puwersa ng paglutang?
Pagtalakay
Ito ay kilala:
Bigat ng karga sa hangin (w) = 5 N
Timbang ng karga sa tubig (wF ) = 4 N
Tinanong: Lakas ng pag-aalon ( FA )
Sagot:
Kapag sinusukat sa isang likido, ang bahagi ng bigat ng karga ay nawawala dahil sa puwersa ng buoyancy. Ang magnitude ng puwersa ng buoyancy = ang pagkakaiba sa pagitan ng bigat ng karga sa hangin at ng bigat ng karga sa likido.
F A = 5 – 4 = 1 Newton
5.2. Sa isang lalagyang puno ng tubig, isang bato ang inilalagay upang matapon ang ilan sa tubig. Ang dami ng natapon na tubig ay 0,1 m³ . Densidad ng tubig = 1000 kg/m³ , Akselerasyon dahil sa grabidad 10 m/s² . Gaano kalaking puwersa ng paglutang ang naidudulot ng tubig sa bato?
Pagtalakay
Ito ay kilala:
Dami ng natapon na tubig (V) = 0,1 m3
Densidad ng tubig ( ρ ) = 1000 kg/ m3
Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ s²
Tinanong: Lakas ng pag-aalon ( FA )
Sagot:
F A = ρ g V = (1000)(10)(0,1) = 1000 N
5.3. Kapag ang isang bagay ay inilagay sa isang lalagyang puno ng tubig-dagat, ang ilan sa tubig-dagat ay umaapaw nang hanggang 0,2 m³ . Ang densidad ng tubig-dagat = 1025 kg/m³ . Ang acceleration dahil sa grabidad ay 10 m/s² . Kalkulahin ang bigat ng naalis/natapon na tubig-dagat.
Pagtalakay
Ito ay kilala:
Dami (V) = 0,2 m3
Ang densidad ng tubig dagat (ρ) = 1025 kg/ m3.
Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ s²
Itinanong: Bigat ng tubig dagat na nalipat/natapon
Sagot:
Nakasaad sa batas ni Archimedes na ang magnitude ng puwersang lumulutang ay ang bigat ng natanggal/natapon na tubig-dagat
F A = ρ g V = (1025)(10)(0,2) = 2050 N
5.4. Ang isang metal ay may bigat na 100 N kapag sinusukat sa hangin at 80 N kapag sinusukat sa tubig. Ano ang volume ng metal? Densidad ng tubig = 1000 kg/m³ , acceleration dahil sa grabidad = 10 m/ s².
Pagtalakay
Ito ay kilala:
Timbang sa hangin (w) = 100 N
Timbang sa tubig (wf ) = 80 N
Densidad ng tubig ( ρ) = 1000 kg/ m3
Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ s²
Tinanong: Dami ng metal
Sagot:
F A = 100 – 80 = 20 N
F A = ρ g V
20 = (1000)(10) V
20 = 10.000 V
5.5. Isang bagay na may bigat na 20 N ang inilalagay sa isang likido. Kung ang puwersang lumulutang ay 30 N, lumulubog ba, lumulutang o lumulutang ang bagay?
Pagtalakay
Ang puwersang lumulutang ay mas malaki kaysa sa bigat ng bagay, F A > w, kaya lumulutang ang bagay.
Lulubog ang isang bagay kung ang puwersang lumulutang ay mas mababa kaysa sa bigat nito (F A < w)
VI. MGA TANONG SA PAGSASANAY AT MGA SUSI SA SAGOT
https://gurumuda.net/soal-ujian/soal-latihan-hukum-archimedes
VII. MGA TANONG SA PAGSUSULIT NA PORMATIBO
https://gurumuda.net/soal-ujian/tes-formatif-hukum-archimedes
🙂
