Statik. Skick för flytande kroppar

När man förbereder en saltlösning med en viss densitet, sänker hemmafruar ett rått ägg i det: om lösningens densitet är otillräcklig sjunker ägget, om det är tillräckligt flyter det. Densiteten av sockerlag under konservering bestäms på samma sätt. av materialet i detta stycke kommer du att lära dig när en kropp flyter i en vätska eller gas, när den flyter och när den sjunker.

Vi underbygger kropparnas flytande förhållanden

Du kan säkert ge många exempel på kroppar som flyter. Fartyg och båtar, träleksaker och ballonger flyter, fiskar, delfiner och andra varelser simmar. Vad avgör kroppens förmåga att simma?

Låt oss göra ett experiment. Låt oss ta ett litet kärl med vatten och flera bollar gjorda av olika material. Vi kommer växelvis att sänka ner kropparna i vatten och sedan släppa dem utan en initial hastighet. Vidare, beroende på kroppens densitet, är olika alternativ möjliga (se tabell).

Alternativ 1. Dyk. Kroppen börjar sjunka och sjunker så småningom till botten av kärlet. Låt oss ta reda på varför detta händer. Två krafter verkar på kroppen:

Kroppen är nedsänkt, vilket betyder att kraften nedåt är större:

en kropp sjunker i en vätska eller gas om kroppens densitet är större än vätskans eller gasens densitet.

Alternativ 2. Flytande inuti vätskan. Kroppen sjunker inte eller flyter, utan förblir flytande inuti vätskan.

Försök att bevisa att i det här fallet är kroppens densitet lika med vätskans densitet:

en kropp flyter inuti en vätska eller gas om kroppens densitet är lika med vätskans eller gasens densitet.

Alternativ 3. Uppstigning. Kroppen börjar flyta och stannar så småningom på vätskans yta, delvis nedsänkt i vätskan.

Medan kroppen flyter upp är den arkimedeiska kraften större än tyngdkraften:

Att stoppa en kropp på ytan av en vätska innebär att den arkimedeiska kraften och tyngdkraften är balanserade: ^ sträng = F arch.

en kropp flyter i en vätska eller gas eller flyter på ytan av en vätska om kroppens densitet är mindre än vätskans eller gasens densitet.

Vi observerar hur kroppar flyter i vilda djur

Kropparna hos invånarna i hav och floder innehåller mycket vatten, så deras genomsnittliga densitet är nära vattentätheten. För att kunna röra sig fritt i en vätska måste de "kontrollera" den genomsnittliga densiteten i sin kropp. Låt oss ge exempel.

Hos fiskar med simblåsa sker sådan kontroll på grund av förändringar i blåsans volym (bild 28.1).

Nautilus blötdjuret (Fig. 28.2), som lever i tropiska hav, kan snabbt flyta upp och sjunka till botten igen på grund av att det kan förändra volymen av inre håligheter i kroppen (blötdjuret lever i en spiralvriden skal).

Vattenspindeln, utbredd i Europa (Fig. 28.3), bär med sig in i djupet ett luftskal på buken - det är detta som ger den en reserv av flytkraft och hjälper den att återvända till ytan.

Att lära sig att lösa problem

Uppgift. En kopparkula som väger 445 g har en hålighet inuti med en volym på 450 cm 3. Kommer den här bollen att flyta i vatten?

Analys av ett fysiskt problem. För att svara på frågan om hur en boll kommer att bete sig i vatten måste du jämföra bollens (sfärens) densitet med densiteten

i °dy (vatten).

För att beräkna densiteten för en boll måste du bestämma dess volym och massa. Massan av luft i bollen är obetydlig jämfört med massan av koppar, så t av bollen = t av koppar. Volymen av bollen är volymen av kopparskalet Koppar och volymen av håligheten V -. Kopparskalets volym kan bestämmas genom att veta

massa och densitet av koppar.

Vi lär oss om tätheten av koppar och vatten från densitetstabeller (s. 249).

Det är tillrådligt att lösa problemet i de presenterade enheterna.

2. Genom att känna till bollens volym och massa bestämmer vi dess densitet:

Analys av resultatet: bollens densitet är mindre än vattentätheten, så bollen kommer att flyta på vattenytan.

Svar: ja, bollen kommer att flyta på vattenytan.

Låt oss sammanfatta det

En kropp sjunker i en vätska eller gas om kroppens densitet är större än vätskans eller gasens densitet (p t >p g) · En kropp flyter inuti en vätska eller gas om kroppens densitet är lika med densiteten av vätskan eller gasen (t = p g). En kropp flyter i en vätska eller gas eller flyter på ytan av en vätska om kroppens densitet är mindre än vätskans eller gasens densitet

Kontrollfrågor

1. Under vilka förhållanden kommer en kropp att sjunka i en vätska eller gas? Ge exempel. 2. Vilket villkor måste vara uppfyllt för att en kropp ska flyta inuti en vätska eller gas? Ge exempel. 3. Formulera tillståndet under vilket en kropp i en vätska eller gas flyter upp. Ge exempel. 4. Under vilka förhållanden kommer en kropp att flyta på ytan av en vätska? 5. Varför och hur ändrar invånarna i hav och floder sin täthet?

Övning nr 28

1. Kommer ett enhetligt blyblock att flyta i kvicksilver? i vatten? i solrosolja?

2. Placera kulorna som visas i Fig. 1, i ordning efter ökande densitet.

3. Kommer ett block med en massa på 120 g och en volym på 150 cm 3 att flyta i vatten?

4. Enligt fig. 2 Förklara hur en ubåt dyker och kommer till ytan.

5. Kroppen flyter i fotogen, helt nedsänkt i den. Bestäm kroppens massa om dess volym är 250 cm3.

6. Tre vätskor som inte blandas hälldes i kärlet - kvicksilver, vatten, fotogen (Fig. 3). Sedan sänktes tre kulor ner i kärlet: stål, skum och ek.

Hur är vätskeskikten ordnade i kärlet? Bestäm vilken boll som är vilken. Förklara dina svar.

7. Bestäm volymen på den del av amfibiefordonet som är nedsänkt i vatten om en arkimedisk kraft på 140 kN verkar på fordonet. Vad är massan på amfibiefordonet?

8. Komponera ett problem omvänt till problemet som diskuteras i § 28 och lös det.

9. Upprätta en överensstämmelse mellan densiteten hos en kropp som flyter i vatten och den del av denna kropp som ligger ovanför vattenytan.

Ar t = 400 kg/m 3 1 0

Brt = 600 kg/m32°D

Vrt = 900 kg/m 3 3 0, 4

G r t = 1000 kg/m 3 4 0, 6

10. En anordning för att mäta vätskors densitet kallas en hydrometer. Med hjälp av ytterligare informationskällor, lär dig om strukturen hos en hydrometer och principen för dess funktion. Skriv instruktioner om hur man använder en hydrometer.

11. Fyll i tabellen. Tänk på att kroppen i varje fall är helt nedsänkt i vätskan.

Experimentell uppgift

"Kartesisk dykare". Gör en fysisk leksak inspirerad av den franske vetenskapsmannen Rene Descartes. Häll vatten i en plastburk med tättslutande lock och placera en liten bägare (eller liten medicinflaska) delvis fylld med vatten, hål nere, i den (se bild). Det ska finnas tillräckligt med vatten i bägaren så att bägaren sticker ut något över vattenytan i burken. Stäng burken tätt och tryck ihop sidorna. Observera bägarens beteende. Förklara enhetens funktion.

LABORATORIEARBETE Nr 10

Ämne. Bestämning av kropparnas flytande förhållanden.

Syfte: att experimentellt bestämma under vilka förhållanden: en kropp flyter på ytan av en vätska; kroppen flyter inuti vätskan; kroppen sjunker i vätskan.

Utrustning: provrör (eller liten medicinflaska) med propp; tråd (eller tråd) 20-25 cm lång; behållare med torr sand; en mätcylinder till hälften fylld med vatten; vågar med vikter; Pappersservetter.

instruktioner för arbetet

Förbereder för experimentet

1. Innan du börjar, se till att du vet svaren på följande frågor.

1) Vilka krafter verkar på en kropp nedsänkt i en vätska?

2) Vilken formel används för att hitta tyngdkraften?

3) Vilken formel används för att hitta den arkimedeiska kraften?

4) Vilken formel används för att hitta medeldensiteten för en kropp?

2. Bestäm skaldelningsvärdet för mätcylindern.

3. Fäst provröret vid gängan så att du med gängan kan sänka ner provröret i mätcylindern och sedan ta bort det.

4. Kom ihåg reglerna för arbete med vågar och förbered vågen för användning. Experimentera

Följ säkerhetsinstruktionerna strikt (se flygblad). Ange omedelbart mätresultaten i tabellen.

Experiment 1. Bestämning av det tillstånd under vilket en kropp sjunker i en vätska.

1) Mät volymen vatten V 1 i mätcylindern.

2) Fyll provröret med sand. Stäng kontakten.

3) Sänk ner provröret i mätcylindern. Som ett resultat bör provröret vara i botten av cylindern.

4) Mät volymen V 2 av vatten och provrör; bestäm provrörets volym:

5) Ta ut provröret och torka av det med en servett.

6) Placera provröret på vågen och mät dess massa med en noggrannhet på 0,5 g. Experiment 2. Bestämning av det tillstånd under vilket en kropp flyter inuti en vätska.

1) Genom att hälla ut sand ur provröret, se till att provröret flyter fritt inuti vätskan.

Experiment 3. Bestämning av det tillstånd under vilket en kropp reser sig och flyter på ytan av en vätska.

1) Häll lite mer sand ur provröret. Se till att provröret flyter till ytan av vätskan efter att ha blivit helt nedsänkt i vätskan.

2) Upprepa stegen som beskrivs i punkterna 5-6 i experiment 1.

Bearbetar experimentresultaten

1. För varje upplevelse:

1) gör en schematisk ritning där du avbildar krafterna som verkar på provröret;

2) beräkna medeldensiteten för provröret med sand.

2. Skriv in beräkningsresultaten i tabellen; fyll i den.

Analys av experimentet och dess resultat

Efter att ha analyserat resultaten, dra en slutsats som anger under vilka förhållanden: 1) kroppen sjunker i vätskan; 2) kroppen flyter inuti vätskan; 3) kroppen flyter på vätskans yta.

Kreativ uppgift

Föreslå två sätt att bestämma medeldensiteten för ett ägg. Skriv ner en plan för varje experiment.

Detta är läroboksmaterial

Vi vet att varje kropp i en vätska påverkas av två krafter riktade i motsatta riktningar: gravitation och arkimedesk kraft. Tyngdkraften är lika med kroppens vikt och är riktad nedåt, medan den arkimedeiska kraften beror på vätskans densitet och är riktad uppåt. Hur fysiken förklarar kropparnas flytande, och vilka är förutsättningarna för flytande kroppar på ytan och i vattenpelaren?

Skick för flytande kroppar

Enligt Arkimedes lag är villkoret för att kroppar ska flyta följande: om tyngdkraften är lika med den arkimedeiska kraften, så kan kroppen vara i jämvikt var som helst i vätskan, det vill säga flyta i sin tjocklek. Om tyngdkraften är mindre än den arkimedeiska kraften, kommer kroppen att stiga från vätskan, det vill säga flyta. I fallet när kroppens vikt är större än den arkimedeiska kraften som trycker ut den, kommer kroppen att sjunka till botten, det vill säga sjunka. Flytkraften beror på vätskans densitet. Men om en kropp flyter eller sjunker beror på kroppens densitet, eftersom dess densitet kommer att öka dess vikt. Om kroppens densitet är högre än densiteten av vatten, kommer kroppen att drunkna. Vad ska man göra i det här fallet?

Tätheten hos torrt trä på grund av håligheter fyllda med luft är mindre än vattnets densitet och trädet kan flyta på ytan. Men järn och många andra ämnen är mycket tätare än vatten. Hur är det möjligt att bygga fartyg av metall och transportera olika laster på vatten i det här fallet? Och för detta kom mannen på ett litet trick. Skrovet på ett fartyg som är nedsänkt i vatten görs voluminöst, och inuti detta fartyg har stora hålrum fyllda med luft, vilket kraftigt minskar fartygets totala densitet. Mängden vatten som förträngs av fartyget ökas således kraftigt, vilket ökar dess flytkraft, och fartygets totala densitet görs mindre än vattentätheten, så att fartyget kan flyta på ytan. Därför har varje fartyg en viss gräns för mängden last som det kan bära. Detta kallas fartygets förskjutning.

Skilja på tom förskjutningär massan av själva skeppet, och total förskjutning- detta är det tomma deplacementet plus den totala massan av besättningen, all utrustning, förnödenheter, bränsle och last som ett givet fartyg normalt kan bära utan risk att drunkna i relativt lugnt väder.

Kroppstätheten hos organismer som lever i vattenmiljön är nära vattnets densitet. Tack vare detta kan de stanna i vattenpelaren och simma tack vare de anordningar som ges till dem av naturen - simfötter, fenor etc. Ett speciellt organ, simblåsan, spelar en viktig roll i fiskens rörelse. Fisken kan ändra volymen av denna bubbla och mängden luft i den, på grund av vilken dess totala densitet kan ändras, och fisken kan simma på olika djup utan att uppleva besvär.

Människokroppens densitet är något större än vattentätheten. Men en person, när han har en viss mängd luft i sina lungor, kan också lugnt flyta på vattenytan. Om du för experimentets skull, medan du är i vattnet, andas ut all luft från dina lungor, kommer du sakta att börja sjunka till botten. Kom därför alltid ihåg att simning inte är läskigt, det är farligt att svälja vatten och släppa in det i lungorna, vilket är den vanligaste orsaken till tragedier på vattnet.

Kommunal budgetutbildningsinstitution i staden Ulyanovsk "Grundskola nr 75"

Kreativt arbete

"Arkimedes lag.

Flytande kroppar"

Genomförd av: årskurs 7B

Simendeeva Diana

Chef: fysiklärare

Zakharova Galina Mikhailovna

Ulyanovsk

2017

Innehåll

1Introduktion: sida 2

1.1 Mål och hypoteser. sid.3

2. Huvudinnehåll. s.4

2.1. Biografi av Archimedes. s. 4,5

2.2 Arkimedes lag s.5

2.3 Villkor för flytande kroppar. s.5

2.4 s.5

3. Arbetsordningen. s.6

3.1.Del jag

3.2.Del II

4. Sammanfattningar

5. Ansökningar

6. Litteratur

1.1 Mål och hypoteser.

Mål:

Studera biografin om Archimedes

Ta reda på kropparnas flytande förhållanden

Utforska hur det beror påF Apå vätskans densitet och volym

Hypoteser:

Beror det på F A från ρ och Och v T

Seglingsförhållandena beror påρ och Och mg

2. Huvuddel

2.1.Arkimedes biografi.

Arkimedes (Fig. 1) föddes 287 f.Kr. i staden Syrakusa, som ligger på ön Sicilien. Arkimedes far, Phidias, var matematiker och astronom För att få en utbildning gick Arkimedes till det andliga och vetenskapliga centret för den eran - Alexandria i Egypten.

I Alexandria fick Arkimedes grunderna för vetenskaplig kunskap och träffade sin tids framstående vetenskapsmän, astronomen Conon från Samos och Eratosthenes från Cyrene. Arkimedes upprätthöll vänlig korrespondens med dem till slutet av sitt liv. Det måste antas att det var i Alexandria, som flitigt besökte dess berömda bibliotek, som Arkimedes blev bekant med verken av kända filosofer och geometrar från det förflutna - Eudoxus, Demokritos och många andra.
Efter att ha avslutat sina studier i Alexandria i Egypten återvände Arkimedes till Syrakusa. Redan under hans livstid bildades legender om Arkimedes.

En av de mest kända intrigen av legenderna om Arkimedes kan kallas "Kung Hieros krona." Enligt denna legend hade Arkimedes i uppdrag att avgöra om denna krona var gjord av rent guld, eller om silver hade tillsatts till guldet under dess tillverkning. Lösningen på detta problem kom till Arkimedes medan han tog ett bad: genom att sänka ner kronan i vatten kan du ta reda på dess specifika vikt genom den undanträngda volymen vätska; för en gyllene krona och en krona "med en blandning" blir det annorlunda. Med ett rop av "Eureka!" Arkimedes hoppade ur badet och sprang naken genom gatorna i Syrakusa. Lösningen på problemet med kronan lade grunden för vetenskapen om hydrostatik, vars grundare var Arkimedes, som beskrev dess grunder i sitt arbete "On the Floating of Bodies." Kraften som trycker upp vilken kropp som helst ur vattnet kallas fortfarande för arkimedeisk kraft idag.

En annan legend berättar att Archimedes lyckades flytta det tunga flerdäcksskeppet Syracuse med en handrörelse tack vare det system av block han utvecklade, det så kallade pulleyblocket.

"Ge mig ett stöd så kommer jag att förändra världen", enligt legenden, sa Arkimedes i samband med denna händelse. Använd spaken för att zooma

kraft används nu i alla mekaniska system. Arkimedes uppfinningar inkluderar Archimedes skruven, eller skruven, designad för att ösa ut vatten; det används fortfarande i Egypten idag.

Den huvudsakliga vetenskapen som Arkimedes ägnade sig åt var matematik. Arkimedes verk visar att han var extremt bekant med sin tids matematik och astronomi. Ett antal av Arkimedes verk inom matematikområdet tar formen av brev till hans vänner och kollegor. Han utförde forskning inom alla områden av matematiken på sin tid: aritmetik, algebra, geometri.
Huvudproblemen i Arkimedes matematiska verk är problem med att hitta ytareor och volymer, som nu kan klassificeras som matematisk analys. Som ett resultat av sin forskning hittade Arkimedes en allmän formel för beräkning av ytor och volymer, baserad på utmattningsmetoden från hans föregångare, matematikern Eudoxus från Cnidus. Före Arkimedes kunde ingen forskare hitta en algoritm för att beräkna ytan och volymen av en sfär. Denna studie, som presenterades i verket "On the Sphere and the Cylinder", ansågs av Archimedes själv vara höjdpunkten i hans vetenskapliga forskning. Enligt legenden bad han om att rista en bild av en boll och en cylinder på sin gravsten.
Arkimedes prestationer inom astronomi inkluderar byggandet av ett "planetarium" för att observera rörelsen av de fem planeterna i solsystemet, solens och månens uppgång. Arkimedes försökte beräkna avstånden till planeterna; hans misstag var den geocentriska världsbilden som var utbredd vid den tiden. För att hedra Arkimedes, med tanke på hans astronomiska forskning, namngavs en krater och en bergskedja på månen, såväl som en av asteroiderna. I Arkimedes hemstad, Syrakusa, bär ett av torgen hans namn.

2.2 Arkimedes lag

Arkimedes lag är formulerad så här:

en kropp nedsänkt i en vätska (eller gas) utsätts för en flytkraft lika med vikten av vätskan (eller gasen) i volymen av den nedsänkta delen av kroppen .

F A=sid V

(\displaystyle (F)_(A)=\rho (g)V,) Var R (\displaystyle\rho) - densitet av vätska (gas),(\displaystyle (g)) g är accelerationen av fritt fall, och(\displaystyle V) V - volymen av den nedsänkta delen av kroppen (eller den del av kroppens volym som ligger under ytan). Om en kropp flyter på ytan (rör sig jämnt uppåt eller nedåt), är flytkraften lika stor (och motsatt i riktning) som tyngdkraften som verkar på volymen vätska (gas) som förflyttas av kroppen, och är appliceras på denna volyms tyngdpunkt.

2.3 Villkor för flytande kroppar.

En fast kropp nedsänkt i en vätska påverkas av en arkimedeansk kraft F A och gravitation mg. Beroende på förhållandet mellan krafterna mg och F A kroppen kan sjunka, flyta och flyta upp till ytan. Om mg > F A , kroppen drunknar; om mg = F A , sedan flyter kroppen inuti vätskan eller på dess yta; om mg< F A , sedan flyter kroppen upp tills den arkimediska kraften och tyngdkraften är lika stora Kroppen flyter på ytan omR f = R T ; kroppen drunknar omR t > R och ; kroppen flyter upp omR T< R och.

2.4 .Vad beror flytkraften på?

Flytkraft beror på: från Vt, från vätskedensitet, nedsänkningsdjup, från formföremål med samma volym.

3. Ordningen på arbetet.

3.1. Experimentera med ett ägg.

Målet med arbetet :

Undersök beteendet hos ett rått ägg i olika typer av vätskor.

Bevisa flytkraftens beroende av vätskans densitet. Framsteg :

1.Ta ett rått ägg och olika typer av vätskor:

rent vatten,

mättad saltlösning,

2. Bestäm tyngdkraften som verkar på ett ägg i luft och i vätskor av olika slag växelvis.

Forskningsresultat:

Den resulterande kraften som verkade på äggen i luft var större än i vätska.

Den resulterande kraften som verkar på ägg i olika typer av vätskor visade sig vara olika

Slutsats

3.2. Experimentera med potatis.

Målet med arbetet :

Undersök potatis beteende i olika typer av vätskor.

Bevisa flytkraftens beroende av vätskans densitet.

Framsteg :

1.Ta potatis och olika typer av vätskor.

rent vatten,

mättad saltlösning,

2. Bestäm tyngdkraften som verkar i vätskor av olika slag.

Forskningsresultat:

Den resulterande kraften som verkade på potatisen i luft var större än i vätska.

Den resulterande kraften som verkar på potatis i olika typer av vätskor visade sig vara olika

(ju större densitet vätskan har, desto mindre blir den resulterande kraften)

Slutsats

Experimentet visar att flytkraften beror på kroppens volym och vätskans densitet. Den resulterande kraften, som bestämmer en kropps beteende i en vätska, beror på kroppens massa, volym och vätskans densitet.

5. Referenser

1.Internetresurser

2. Fysik 7:e klass A.V. Peryshkin, DROFA Publishing House

6. Ansökningar

(Figur 1)

Lektionstyp: studie

Teknik som används: Traditionell, grupp, innovativ.

Syftet med lektionen: Ta reda på villkoren för flytande av kroppar beroende på vätskans och kroppens densitet, assimilera dem på nivån av förståelse och tillämpning, med hjälp av logiken i vetenskaplig kunskap.

Uppgifter:

1. fastställa teoretiskt och experimentellt förhållandet mellan kroppens densitet och den vätska som är nödvändig för att säkerställa villkoren för kroppars flytande;
2. fortsätta att utveckla elevernas förmåga att genomföra experiment och dra slutsatser från dem;
3. utveckling av färdigheter för att observera, analysera, jämföra, generalisera;
4. väckande intresse för ämnet;
5. vårda kulturen i organisationen av utbildningsarbetet.

Förväntade resultat:

Känna till: Seglingsförhållanden tel.

Kunna: Experimentellt bestämma villkoren för flytande kroppar.

Utrustning: Multimedia, skärm, individuella uppgiftskort, densitetstabell, material som ska studeras.

Under lektionerna

Aktivering av kunskap:

Lärare:

– I tidigare lektioner har vi undersökt effekten av vätska och gas på en kropp nedsänkt i dem, studerat Arkimedes lag och villkoren för flytande kroppar. Vi kommer att lära oss ämnet för dagens lektion genom att lösa ett korsord.

Horisontell: 1. Delningsenhet. 2. Massenhet. 3. Multipel enhet av massa. 4. Areaenhet. 5. Tidsenhet. 6. Kraftenhet. 7. Volymenhet. 8. Längdenhet.

Svar: 1. Pascal. 2. Kilogram. 3. Ton. 4. Kvadratmeter. 5. Timme. 6. Newton. 7. Liter. 8. Mätare.

(Vi skriver ner ämnet för lektionen i en anteckningsbok)

Lärare: Men nu, innan vi börjar lösa experimentella problem, kommer vi att svara på flera frågor. Vilken kraft uppstår när en kropp sänks ner i en vätska?

Studenter: Arkimedes makt.

Lärare: Vart är denna kraft riktad?

Studenter: Den är riktad vertikalt uppåt.

Lärare: Vad är den arkimedeiska styrkan beroende av?

Studenter: Arkimedeisk kraft beror på kroppens volym och vätskans densitet.

Lärare: Och om kroppen inte är helt nedsänkt i vätskan, hur bestäms då den arkimedeiska kraften?

Studenter: Sedan, för att beräkna den arkimediska kraften, måste du använda formeln F A = ​​ρ w gV, där V är volymen av den del av kroppen som är nedsänkt i vätskan.

Lärare: På vilka sätt kan arkimedeisk kraft bestämmas experimentellt?

Studenter: Du kan väga vätskan som förskjuts av kroppen, dess vikt kommer att vara lika med den arkimedeiska kraften. Du kan hitta skillnaden i dynamometeravläsningar när du väger en kropp i luft och i vätska. Denna skillnad är också lika med den arkimedeiska kraften. Du kan bestämma volymen på en kropp med hjälp av en linjal eller bägare. Genom att känna till vätskans densitet och kroppens volym kan vi beräkna den arkimedeiska kraften.

Lärare: Så vi vet att varje kropp som är nedsänkt i en vätska påverkas av den arkimedeiska kraften. Dessutom, vilken kraft verkar på någon kropp nedsänkt i en vätska?

Studenter: Allvar.

Lärare: Kan du ge exempel på kroppar som flyter på vattenytan? Vilka kroppar drunknar i vatten? Hur kan en kropp annars bete sig i vatten? Vilka kroppar är det här? Försök gissa vilken flytkropp vi pratar om nu.

Idag över havet
Stor värme;
Och han flyter i havet
Isberg.
Flyter och förmodligen
Tror:
Det smälter inte ens i värmen.

Studenter: Isberg.

Lärare: Skulle något förändras om vi omedelbart ändrade vattnet i havet till fotogen?

(Eleverna är förvirrade över svaren)

Du kan inte svara säkert på den här frågan. Men du har redan idéer och hypoteser. Låt oss lösa problemet tillsammans idag i klassen: Låt oss ta reda på: Vilka är villkoren för flytande kroppar i en vätska.

Lösa forskningsproblem:

Skriv ner ämnet för lektionen i din anteckningsbok – "Simförhållanden för kroppar."

Lärare: Killar, vet ni vilken forskare som studerade kroppars flytande?

Studenter: Arkimedes.

Lärare: Låt oss försöka verifiera all information om flytande förhållanden för kroppar experimentellt genom att utföra forskning. Vi har redan gjort detta när vi studerar friktionskraften. Varje grupp får sin egen uppgift. Efter att ha slutfört uppgifterna kommer vi att diskutera de erhållna resultaten och ta reda på förutsättningarna för de flytande kropparna.

Skriv ner alla resultat i din anteckningsbok. Räck upp handen om du har några frågor.

(Gubbarna får kort med uppgifter och utrustning för att slutföra dem – 7 alternativ. Uppgiftsalternativen är inte desamma i svårighetsgrad: de första är de enklaste, 6 och 7 är svårare. De ges enligt utbildningsnivån.)

Uppgifter:

Uppgift grupp 1:

1. Observera vilka av de föreslagna kropparna som sjunker och vilka som flyter i vattnet.
2. Hitta densiteten för motsvarande ämnen i lärobokstabellen och jämför med vattnets densitet.
3. Presentera resultaten i tabellform.

Utrustning: ett kärl med vatten och en uppsättning kroppar: en stålspik, en porslinsrulle, blybitar, ett tallblock.

Utrustning: ett kärl med vatten och en uppsättning kroppar: bitar av aluminium, organiskt glas, polystyrenskum, kork, paraffin.

Grupp 2 uppdrag:

1. Jämför djupet av nedsänkningen i vatten av trä- och skumkuber av samma storlek.
2. Ta reda på om nedsänkningsdjupet för en träkub i vätskor med olika densitet skiljer sig åt. Resultatet av experimentet presenteras i figuren.

Utrustning: två kärl (med vatten och olja), trä- och skumkuber.

Grupp 3 uppdrag:

1. Jämför den arkimedeiska kraften som verkar på vart och ett av provrören med tyngdkraften på varje provrör.
2. Dra slutsatser baserat på experimentresultaten.

Utrustning: bägare, dynamometer, två provrör med sand (provrör med sand ska flyta i vatten, nedsänkta till olika djup).

Grupp 4 uppdrag:

1. "Är det möjligt att "få" en potatis att flyta i vatten? Få en potatis att flyta i vatten.
2. Förklara resultaten av experimentet. Ordna dem i form av ritningar.

Utrustning: ett kärl med vatten, ett provrör med matsalt, en sked, en medelstor potatis.

Grupp 5 uppdrag:

1. Få en bit plasticine att flyta i vattnet.
2. Se till att foliebiten flyter i vattnet.
3. Förklara resultaten av experimentet.

Utrustning: kärl med vatten; en bit plasticine och en bit folie.

Lärare: Vi pratade om tillståndet för fasta ämnen som flyter i en vätska. Kan en vätska flyta på ytan av en annan?

Grupp 6 uppdrag: Observation av en oljefläck som flyter under inverkan av vattnets flytkraft.

Målet med arbetet: Observera ökningen av olja nedsänkt i vatten, experimentellt upptäck vattnets flytande verkan och ange riktningen för den flytande kraften.

Utrustning: kärl med olja, vatten, pipett.

Experimentets sekvens:

1. Använd en pipett för att ta några droppar olja.
2. Placera pipetten till ett djup av 3–4 cm i ett glas vatten.
3. Släpp oljan och observera bildandet av en oljefläck på vattenytan.
4. Dra en slutsats utifrån dina erfarenheter.

Efter avslutat experiment diskuteras resultatet av arbetet och resultaten summeras.

Medan eleverna slutför uppgifter övervakar jag deras arbete och ger nödvändig hjälp.

Lärare: När vi är klara med arbetet flyttar du besticken till bordets kant. Låt oss gå vidare till att diskutera resultaten. Låt oss först ta reda på vilka kroppar som flyter i vätska och vilka som sjunker. (Grupp 1)

Studenter: En av dem namnger de kroppar som sjunker i vatten, den andra - kropparna som flyter, den tredje jämför tätheten av kroppar i varje grupp med densiteten av vatten. Efter detta kommer alla tillsammans fram till en slutsats.

Slutsatser:

1. Om densiteten hos det ämne som kroppen är gjord av är större än vätskans densitet, då sjunker kroppen.
2. Om densiteten av ett ämne är mindre än densiteten för en vätska, så flyter kroppen.

(Slutsatserna skrivs i anteckningsböcker.)

Lärare: Vad händer med kroppen om vätskans och ämnets täthet är lika?

Studenter: ge ett svar.

Låt oss se hur kroppar som flyter på ytan av en vätska beter sig. Grabbar grupp 2 tittat på hur kroppar av trä och skum beter sig i samma vätska. Vad märkte de?

Studenter: Djupet av nedsänkning av kroppar är annorlunda. Skummet flyter nästan på ytan och trädet är något nedsänkt i vattnet.

Lärare: Vad kan sägas om nedsänkningsdjupet av ett träblock som flyter på ytan av vatten eller olja?

Studenter: Blocket sjönk djupare i olja än i vatten.

Slutsats: Djupet av nedsänkning av en kropp i en vätska beror alltså på vätskans densitet och själva kroppen.

Låt oss skriva ner denna slutsats.

Lärare: Låt oss nu ta reda på om det är möjligt att få kroppar att flyta som under normala förhållanden sjunker i vatten, till exempel potatis eller plasticine eller folie. (Grupp 4; Grupp 5)

Vad observerar du?

Studenter: De drunknar i vattnet. För att få potatisen att flyta tillsatte vi mer salt i vattnet.

Lärare: Vad är problemet? Vad hände?

Studenter: Saltvattnets täthet ökade och det började pressa ut potatisen kraftigare. Vattnets täthet ökade och den arkimedeiska kraften blev större.

Lärare: Höger. Och killarna som utförde uppgiften med plasticine hade inget salt. Hur lyckades du få plasticinen att flyta i vatten?

Studenter: Vi gjorde en båt av plasticine. Den har större volym och flyter därför. Du kan göra en låda av plasticine, den flyter också. Den har också mer volym än en bit plasticine.

Slutsats: Så för att få normalt sjunkande kroppar att flyta kan du ändra vätskans densitet eller volymen på den nedsänkta delen av kroppen. Samtidigt förändras också den arkimedeiska kraften som verkar på kroppen. Tror du att det finns något samband mellan gravitationen och den arkimedeiska kraften för flytande kroppar?

Lärare:(Grupp 6) Låt oss återgå till tabellen över substansdensiteter igen. Låt oss förklara varför en oljefilm bildas på vatten.

Så problemet är löst, vilket betyder Vätskor, liksom fasta ämnen, är föremål för villkoren för flytande av kroppar.

Låt oss fortsätta samtalet om vätskor.

Ett grunt kärl bjöd in tre oblandbara vätskor av olika densitet på en gång och bjöd in dem att slå sig ner med alla bekvämligheter. Hur var vätskorna ordnade i det gästfria kärlet, om de var: maskinolja, honung och bensin.

Ange i vilken ordning vätskorna är ordnade.

Studenter:(Grupp 3) Vi sänkte två provrör med sand i vatten - det ena lättare, det andra tyngre - och båda flöt i vattnet. Vi har bestämt att den arkimedeiska kraften i båda fallen är ungefär lika med tyngdkraften.

Lärare: Bra gjort. Det betyder att om en kropp flyter så är F A = ​​​​F tung. (Jag skriver på tavlan). Vad händer om kroppen sjunker i vätska?

Studenter: Då är tyngdkraften större än den arkimedeiska kraften.

Lärare: Vad händer om kroppen flyter?

Studenter: Detta betyder att den arkimedeiska kraften är större än gravitationen.

Lärare: Så vi har fått villkoret för flytande av kroppar. Men det är inte relaterat till kroppens densitet eller densiteten av själva vätskan. (Detta beroende undersöktes av barnen i grupp 1). Detta innebär att kropparnas villkor kan formuleras på två sätt: genom att jämföra den arkimedeiska kraften och tyngdkraften eller genom att jämföra densiteten hos vätskan och substansen i den. Var i tekniken tar man hänsyn till dessa förhållanden?

Studenter: När man bygger fartyg. Tidigare tillverkades träfartyg och båtar. Träets densitet är mindre än vattnets densitet, och fartyg flöt i vatten.

Lärare: Metallfartyg flyter också, men bitar av stål sjunker i vatten.

Studenter: De behandlas som vi gjorde med plasticin: volymen ökas, den arkimedeiska kraften blir större och de flyter. De tillverkar även pontoner och ubåtar.

Lärare: Så, skeppsbyggnad använder det faktum att genom att ändra volymen är det möjligt att ge flytkraft till nästan vilken kropp som helst. Tas hänsyn till sambandet mellan kropparnas flytande förhållanden och förändringar i vätskedensitet?

Studenter: Ja, när man flyttar från hav till flod ändras djupgåendet på fartyg.

Lärare: Ge exempel på hur flytande kroppars villkor används inom tekniken.

Studenter: Pontonger används för flodkorsningar. Ubåtar seglar i haven och oceanerna. För dykning fylls en del av deras tank med vatten och för ytdykning pumpas vattnet ut.

(Jag visar ritningar av moderna fartyg.)

Lärare: Ta en närmare titt på den nukleära isbrytaren. Det finns flera sådana isbrytare i drift i vårt land. De är de mest kraftfulla i världen och kan segla utan att gå in i hamnar i mer än ett år. Men vi kommer att prata mer om detta i nästa lektion.

Styrelsens design: Läxa 48 §.

Lektionsämne: Seglingsförhållanden för kroppar.

Lektionssammanfattning:

Tillsammans med killarna drar vi en slutsats om den genomförda forskningen. Återigen sammanfattar vi villkoren för flytande kroppar med hjälp av tabellen som presenteras på tavlan.

Reflexion:

• Jag njöt av min lektion idag...
• Jag vill …
• Jag fick reda på …
• Idag är jag mig själv...

Flytande kroppar- jämviktstillståndet för en fast kropp som är delvis eller helt nedsänkt i en vätska (eller gas).

Huvuduppgiften för teorin om flytande kroppar är att bestämma jämvikten hos en kropp nedsänkt i en vätska och att klargöra förutsättningarna för jämviktens stabilitet. De enklaste förutsättningarna för flytande av kroppar anges av Arkimedes lag. Låt oss överväga dessa villkor.

Som bekant påverkas alla kroppar nedsänkta i en vätska av Arkimedesstyrkan F A(tryckkraft) riktad vertikalt uppåt, men inte alla flyter upp. För att förstå varför vissa kroppar flyter och andra sjunker, är det nödvändigt att ta hänsyn till en annan kraft som verkar på alla kroppar - gravitationen Med som är riktad vertikalt nedåt, d.v.s. motsatt F A. Om en kropp lämnas inuti en vätska i vila, kommer den att börja röra sig i den riktning som den största kraften riktas mot. Följande fall är möjliga:

1. om den arkimedeiska kraften är mindre än gravitationen ( F A< F т ), då kommer kroppen att sjunka till botten, d.v.s. drunkna (fig. A);
2. om den arkimedeiska kraften är större än tyngdkraften ( F A > F t), då kommer kroppen att flyta upp (fig. b);

Om denna kraft visar sig vara större än tyngdkraften som verkar på kroppen, så kommer kroppen att flyga upp. Aeronautics bygger på detta.

Flygplan som används inom flygteknik kallas ballonger(från grekiska aer- luft, status- stående). Okontrollerade friflygningsballonger med ett skal format som en boll kallas ballonger. För inte så länge sedan användes enorma ballonger för att studera de övre lagren av atmosfären (stratosfären). stratosfäriska ballonger. Kontrollerade ballonger (som har en motor och propellrar) kallas luftskepp.

Ballongen reser sig inte bara av sig själv, utan kan också lyfta en del last: kabinen, människor, instrument. För att avgöra vilken typ av last en luftbehållare kan lyfta måste du känna till dess lyftkraft. En ballongs lyftkraft är lika med skillnaden mellan arkimediska kraften och tyngdkraften som verkar på ballongen:

F = F A - F t.

Ju lägre densiteten hos gasen som fyller en ballong med en given volym, desto mindre är tyngdkraften som verkar på den och desto större blir lyftkraften. Ballonger kan fyllas med helium, väte eller uppvärmd luft. Även om väte har en lägre densitet än helium, används helium fortfarande oftare av säkerhetsskäl (väte är en brandfarlig gas).

Det är mycket lättare att lyfta och sänka en boll fylld med varmluft. För att göra detta, placera en brännare under hålet i den nedre delen av kulan. Det låter dig reglera lufttemperaturen, och därför dess densitet och lyftkraft.

Du kan välja en bolltemperatur vid vilken vikten av bollen och kabinen kommer att vara lika med flytkraften. Då kommer bollen att hänga i luften, och det blir lätt att göra observationer från den.