On sait que tout corps dans un fluide est soumis à deux forces dirigées en sens opposés : la force de gravité et la force d'Archimède. La force de gravité est égale au poids du corps et est dirigée vers le bas, tandis que la force d'Archimède dépend de la densité du liquide et est dirigée vers le haut. Comment la physique explique le flottement des corps, et quelles sont les conditions pour les corps flottants à la surface et dans la colonne d'eau ?

État flottant des corps

Selon la loi d'Archimède, la condition de flottement des corps est la suivante : si la force de gravité est égale à la force d'Archimède, alors le corps peut être en équilibre n'importe où dans le liquide, c'est-à-dire flotter dans son épaisseur. Si la gravité est inférieure à la force d'Archimède, le corps sortira du liquide, c'est-à-dire flottera. Dans le cas où le poids du corps est supérieur à la force d'Archimède qui le pousse vers l'extérieur, le corps coulera au fond, c'est-à-dire coulera. La force de flottabilité dépend de la densité du liquide. Mais si le corps va flotter ou couler dépend de la densité du corps, puisque sa densité augmentera son poids. Si la densité du corps est supérieure à la densité de l'eau, alors le corps coulera. Comment être dans un tel cas ?

La densité d'un arbre sec due aux cavités remplies d'air est inférieure à la densité de l'eau et l'arbre peut flotter à la surface. Mais le fer et de nombreuses autres substances sont beaucoup plus denses que l'eau. Comment est-il possible de construire des navires en métal et de transporter diverses cargaisons par voie d'eau dans ce cas ? Et pour cet homme est venu avec un petit truc. La coque d'un navire immergé dans l'eau est rendue volumineuse et à l'intérieur de ce navire, il y a de grandes cavités remplies d'air, ce qui réduit considérablement la densité globale du navire. Le volume d'eau déplacé par le navire est ainsi fortement augmenté, augmentant sa force de poussée, et la densité totale du navire est rendue inférieure à la densité de l'eau, de sorte que le navire peut flotter à la surface. Par conséquent, chaque navire a une certaine limite sur la masse de cargaison qu'il peut emporter. C'est ce qu'on appelle le déplacement du navire.

Distinguer déplacement à vide est la masse du navire lui-même, et déplacement- c'est le déplacement à vide plus la masse totale de l'équipage, de tous les équipements, provisions, carburant et cargaison, que ce navire peut normalement emporter sans risque de noyade par temps relativement calme.

La densité du corps des organismes vivant dans le milieu aquatique est proche de la densité de l'eau. Grâce à cela, ils peuvent être dans la colonne d'eau et nager grâce aux dispositifs qui leur sont donnés par la nature - palmes, nageoires, etc. Joue un rôle important dans le mouvement des poissons corps spécial- vessie natatoire. Le poisson peut modifier le volume de cette bulle et la quantité d'air qu'elle contient, en raison de quoi sa densité totale peut changer, et le poisson peut nager à différentes profondeurs sans subir d'inconvénients.

Densité corps humain légèrement plus dense que l'eau. Cependant, une personne, lorsqu'elle a une certaine quantité d'air dans ses poumons, peut aussi flotter calmement à la surface de l'eau. Si, pour des raisons d'expérience, alors que vous êtes dans l'eau, vous expirez tout l'air de vos poumons, vous commencerez lentement à couler au fond. Par conséquent, rappelez-vous toujours que nager n'est pas effrayant, il est dangereux d'avaler de l'eau et de la laisser entrer dans vos poumons, ce qui est la cause la plus fréquente de tragédies sur l'eau.

La force de déchirure de la pression du liquide est contrebalancée par la force de résistance du matériau de paroi M :

Ü=2σ р δ L,

où σr est la contrainte de rupture du matériau, δ est l'épaisseur de la paroi, L est la longueur du tuyau, 2 est la force de résistance agissant des deux côtés.

À condition que le système soit en équilibre, nous assimilons les forces de pression du liquide et la résistance du matériau de la paroi P x = M nous obtenons :

P Ld=2σ ð δ L

P δ=2σр δ, donc

P=2σ р δ/ d.

Riz. 3.15. Pression de fluide sur murs intérieurs tuyaux

3.8. La loi d'Archimède et les conditions des corps flottants

Un corps complètement ou partiellement immergé dans un liquide subit une pression totale du côté du liquide, dirigée de bas en haut et égale au poids du liquide dans le volume de la partie immergée du corps :

P = ρgWt.

En d'autres termes, une force de flottabilité égale au poids du liquide dans le volume de ce corps agit sur un corps immergé dans un liquide. Une telle force est appelée force d'Archimède, et sa définition est Loi d'Archimède.

Riz. 3.17. Centre de gravité C et centre de déplacement d du navire

Pour un corps homogène flottant à la surface, la relation est vraie :

Wzh /Wt = ρm / ρ,

où W t est le volume du corps flottant ; ρm est la densité du corps. Le rapport de la densité d'un corps flottant et d'un liquide est inversement proportionnel au rapport du volume du corps et du volume du liquide déplacé par celui-ci.

Dans la théorie des corps flottants, deux concepts sont utilisés : la flottabilité et la stabilité.

La flottabilité est la capacité d'un corps à flotter dans un état semi-immergé.

Stabilité - la capacité d'un corps flottant à rétablir son équilibre perturbé après la suppression des forces externes (par exemple, le vent ou un virage serré) qui provoquent un roulis.

Le poids du liquide, le récipient pris dans le volume de la partie immergée du récipient est appelé déplacement, et le point d'application de la pression résultante (c'est-à-dire le centre de pression) -

centre de déplacement.

La théorie du flottement des corps est basée sur la loi d'Archimède. Le centre de déplacement ne coïncide pas toujours avec le centre de gravité du corps C. S'il est supérieur au centre de gravité, le navire ne chavire pas. Dans la position normale du navire, le centre de gravité C et le centre de déplacement d se trouvent sur la même ligne verticale O "-O", représentant l'axe de symétrie du navire et appelé axe de navigation (Fig. 3.17) .

Soit, sous l'influence de forces extérieures, le récipient s'est incliné d'un certain angle α, une partie du récipient KLM a quitté le liquide et une partie K "L" M", au contraire, s'y est enfoncée. Dans ce cas, on obtient une nouvelle position du centre de déplacement - d" . Nous appliquons une force de levage P au point d "et continuons sa ligne d'action jusqu'à ce qu'elle coupe l'axe de symétrie O" -O". Le point résultant m est appelé métacentre et le segment mC \u003d h

appelé hauteur métacentrique. Nous considérerons h

positif si le point m est au-dessus du point C , et négatif sinon.

Considérons maintenant les conditions d'équilibre du navire : si h > 0, alors le navire revient à sa position d'origine ; si h = 0, alors c'est le cas

La nage est la capacité d'un corps à rester à la surface d'un liquide ou à un certain niveau dans un liquide.

On sait que tout corps dans un fluide est soumis à deux forces dirigées en sens opposés : la force de gravité et la force d'Archimède.

La force de gravité est égale au poids du corps et est dirigée vers le bas, tandis que la force d'Archimède dépend de la densité du liquide et est dirigée vers le haut. Comment la physique explique-t-elle le flottement des corps, et quelles sont les conditions pour que les corps flottent à la surface et dans la colonne d'eau ?

La force d'Archimède s'exprime par la formule :

Fvyt \u003d g * m bien \u003d g * ρ bien * V bien \u003d P bien,

où m w est la masse du liquide,

et P W est le poids du fluide déplacé par le corps.

Et puisque notre masse est égale à : m W = ρ W * V W, alors à partir de la formule de la force d'Archimède on voit qu'elle ne dépend pas de la densité du corps immergé, mais uniquement du volume et de la densité du fluide déplacé par le corps.

La force d'Archimède est une grandeur vectorielle. La raison de l'existence de la force de flottabilité est la différence de pression sur la partie supérieure et partie inférieure La pression indiquée sur la figure est P 2 > P 1 en raison de la plus grande profondeur. Pour l'émergence de la force d'Archimède, il suffit que le corps soit immergé dans un liquide, au moins partiellement.

Ainsi, si un corps flotte à la surface d'un liquide, alors la force de flottabilité agissant sur la partie de ce corps immergée dans le liquide est égale à la gravité du corps entier. (Fa = P)

Si la gravité est inférieure à la force d'Archimède (Fa > P), alors le corps sortira du liquide, c'est-à-dire flottera.

Dans le cas où le poids du corps est supérieur à la force d'Archimède le poussant vers l'extérieur (Fa

Du rapport obtenu, des conclusions importantes peuvent être tirées :

La force de flottabilité dépend de la densité du liquide. Le fait qu'un corps coule ou flotte dans un liquide dépend de la densité du corps.

Un corps flotte complètement immergé dans un liquide si la densité du corps est égale à la densité du liquide

Le corps flotte, dépassant partiellement de la surface du liquide, si la densité du corps est inférieure à la densité du liquide

- si la densité du corps est supérieure à la densité du liquide, la nage est impossible.

Les bateaux des pêcheurs sont en bois sec dont la densité est inférieure à celle de l'eau.

Pourquoi les bateaux flottent-ils ?

La coque d'un navire immergé dans l'eau est rendue volumineuse et, à l'intérieur de ce navire, il y a de grandes cavités remplies d'air, ce qui réduit considérablement la densité globale du navire. Le volume d'eau déplacé par le navire est ainsi fortement augmenté, augmentant sa force de poussée, et la densité totale du navire est rendue inférieure à la densité de l'eau, de sorte que le navire peut flotter à la surface. Par conséquent, chaque navire a une certaine limite sur la masse de cargaison qu'il peut emporter. C'est ce qu'on appelle le déplacement du navire.

Lors de la préparation d'une solution saline d'une certaine densité, les ménagères y plongent un œuf cru : si la densité de la solution est insuffisante, l'œuf coule, si elle est suffisante, il flotte. De même, déterminer la densité du sirop de sucre lors de la conservation. à partir du matériel de ce paragraphe, vous apprendrez quand un corps flotte dans un liquide ou un gaz, quand il flotte et quand il coule.

Nous justifions les conditions pour les corps flottants

Vous pouvez certainement donner de nombreux exemples de flottement de corps. Les navires et les bateaux flottent jouets en bois et des ballons, des poissons, des dauphins et d'autres créatures nagent. Et qu'est-ce qui détermine la capacité du corps à nager?

Faisons une expérience. Prenons un petit récipient avec de l'eau et plusieurs balles faites de différents matériaux. On plongera alternativement les corps dans l'eau, puis on les laissera partir sans vitesse initiale. De plus, selon la densité du corps, différentes options sont possibles (voir tableau).

Option 1. Plonger. Le corps commence à couler et finit par couler au fond du vaisseau. Découvrons pourquoi cela se produit. Deux forces agissent sur le corps :

Le corps s'enfonce, ce qui signifie que la force vers le bas est plus grande :

un corps s'enfonce dans un liquide ou un gaz si la densité du corps est supérieure à la densité du liquide ou du gaz.

Option 2. Nager à l'intérieur du liquide. Le corps ne coule pas et ne flotte pas, mais reste flottant à l'intérieur du liquide.

Essayez de prouver que dans ce cas la densité du corps est égale à la densité du liquide :

un corps flotte à l'intérieur d'un liquide ou d'un gaz si la densité du corps est égale à la densité du liquide ou du gaz.

Option 3. Ascension. Le corps commence à flotter et finit par s'arrêter à la surface du liquide, partiellement immergé dans le liquide.

Pendant que le corps flotte, la force d'Archimède est supérieure à la force de gravité :

L'arrêt du corps à la surface du liquide signifie que la force d'Archimède et la force de gravité s'équilibrent : ^ str = F arch.

un corps flotte dans un liquide ou un gaz ou flotte à la surface du liquide si la densité du corps est inférieure à la densité du liquide ou du gaz.

On observe la nage des corps dans la faune

Les corps des habitants des mers et des rivières contiennent beaucoup d'eau dans leur composition, leur densité moyenne est donc proche de la densité de l'eau. Afin de se déplacer librement dans le liquide, ils doivent "contrôler" la densité moyenne de leur corps. Donnons des exemples.

Dans le poisson avec vessie natatoire un tel contrôle se produit en raison d'un changement dans le volume de la bulle (Fig. 28.1).

Le mollusque nautilus (Fig. 28.2), qui vit dans les mers tropicales, peut rapidement flotter et retomber au fond car il peut modifier le volume des cavités internes du corps (le mollusque vit dans une coquille tordue dans une spirale).

L'araignée d'eau commune en Europe (Fig. 28.3) porte avec elle une coquille d'air sur l'abdomen - c'est elle qui lui donne une réserve de flottabilité et l'aide à revenir à la surface.

Apprendre à résoudre des problèmes

Tâche. Une boule de cuivre pesant 445 g a une cavité d'un volume de 450 cm 3 à l'intérieur. Cette balle flottera-t-elle dans l'eau ?

Analyse d'un problème physique. Pour répondre à la question de savoir comment une balle se comportera dans l'eau, vous devez comparer la densité de la balle (balle) avec la densité

en °dy (eau).

Pour calculer la densité d'une sphère, il faut déterminer son volume et sa masse. La masse d'air dans la boule est négligeable par rapport à la masse de cuivre, donc t de la boule = t de cuivre. Le volume de la boule est le volume de la coque en cuivre Y cuivre et le volume de la cavité V-. Le volume de la coque en cuivre peut être déterminé en connaissant

masse et densité du cuivre.

Nous apprenons les densités du cuivre et de l'eau à partir des tables de densités (p. 249).

Il est conseillé de résoudre le problème dans les unités présentées.

2. Connaissant le volume et la masse de la balle, nous déterminons sa densité :

Analyse du résultat : la densité de la balle est inférieure à la densité de l'eau, donc la balle va flotter à la surface de l'eau.

Réponse : Oui, le ballon flottera à la surface de l'eau.

Résumé

Le corps s'enfonce dans un liquide ou un gaz si la densité du corps est supérieure à la densité du liquide ou du gaz (p t > p w) Le corps flotte à l'intérieur du liquide ou du gaz si la densité du corps est égale à la densité du liquide ou gazeux (m = p f). Un corps flotte dans un liquide ou un gaz ou flotte à la surface du liquide si la densité du corps est inférieure à la densité du liquide ou du gaz

question test

1. Dans quelles conditions le corps coulera-t-il dans un liquide ou un gaz ? Donne des exemples. 2. Quelle condition doit être remplie pour qu'un corps flotte à l'intérieur d'un liquide ou d'un gaz ? Donne des exemples. 3. Formulez la condition dans laquelle un corps dans un liquide ou un gaz flotte. Donne des exemples. 4. Dans quelles conditions le corps flottera-t-il à la surface du liquide ? 5. Pourquoi et comment les habitants des mers et des fleuves changent-ils de densité ?

Exercice numéro 28

1. Une barre de plomb uniforme flottera-t-elle dans le mercure ? dans l'eau? dans l'huile de tournesol?

2. Disposez les boules indiquées sur la fig. 1, par ordre de densité croissante.

3. Une barre d'une masse de 120 g et d'un volume de 150 cm 3 flottera-t-elle dans l'eau ?

4. Selon la fig. 2 Expliquez comment un sous-marin plonge et refait surface.

5. Le corps flotte dans le kérosène, complètement immergé dedans. Déterminer la masse d'un corps si son volume est de 250 cm 3.

6. Trois liquides ont été versés dans le récipient, qui ne se mélangent pas - mercure, eau, kérosène (Fig. 3). Ensuite, trois balles ont été descendues dans le récipient: acier, mousse plastique et chêne.

Comment les couches de liquides sont-elles disposées dans un récipient ? Déterminez quelle balle est laquelle. Expliquez les réponses.

7. Déterminez le volume de la partie de la machine amphibie immergée dans l'eau si la machine est affectée par la force d'Archimède de 140 kN. Quelle est la masse du véhicule amphibie ?

8. Inventez un problème inverse du problème considéré au § 28, et résolvez-le.

9. Établir une correspondance entre la densité d'un corps flottant dans l'eau et la partie de ce corps au-dessus de la surface de l'eau.

A r t \u003d 400 kg / m 3 1 0

B r t \u003d 600 kg / m 3 2 ° D

V p t \u003d 900 kg / m 3 3 0, 4

G p t \u003d 1000 kg / m 3 4 0, 6

10. Un appareil pour mesurer la densité des liquides s'appelle un hydromètre. À l'aide de sources d'informations supplémentaires, découvrez la structure de l'hydromètre et le principe de son fonctionnement. Rédiger des instructions sur la façon d'utiliser l'hydromètre.

11. Remplissez le tableau. Considérez que dans chaque cas, le corps est complètement immergé dans le liquide.

Tâche expérimentale

"Plongeur chartreux". Fabriquez un jouet de physique inspiré du scientifique français René Descartes. Versez de l'eau dans un bocal en plastique avec un couvercle hermétique et placez un petit gobelet (ou un petit flacon de médicament) partiellement rempli d'eau à l'envers (voir photo). Il doit y avoir suffisamment d'eau dans le bécher pour que le bécher dépasse légèrement au-dessus de la surface de l'eau dans le bocal. Bien fermer le bocal et le presser parois latérales. Suivez le comportement du bécher. Expliquer le fonctionnement de cet appareil.

LABO #10

Matière. Détermination des conditions de navigation tél.

But : déterminer expérimentalement dans quelle condition : le corps flotte à la surface du liquide ; le corps flotte à l'intérieur du liquide ; le corps s'enfonce dans le liquide.

Matériel : un tube à essai (ou un petit flacon de médicament) avec un bouchon ; fil (ou fil) de 20-25 cm de long; récipient avec du sable sec; éprouvette graduée à moitié remplie d'eau; balances avec poids; serviettes en papier.

consignes de travail

Préparation à l'expérience

1. Avant de commencer le travail, assurez-vous de connaître les réponses aux questions suivantes.

1) Quelles forces agissent sur un corps plongé dans un liquide ?

2) Quelle est la formule pour trouver la force de gravité ?

3) Quelle est la formule pour trouver la force d'Archimède ?

4) Par quelle formule trouve-t-on la densité moyenne d'un corps ?

2. Déterminer l'échelon de l'éprouvette graduée.

3. Fixez le tube à essai au filetage de sorte que, en tenant le filetage, vous puissiez immerger le tube à essai dans l'éprouvette graduée puis le retirer.

4. Rappelez-vous les règles de travail avec les balances et préparez les balances pour le travail. Expérience

Respectez scrupuleusement les consignes de sécurité (voir page de garde). Enregistrez immédiatement les résultats de mesure dans le tableau.

Expérience 1. Détermination de la condition dans laquelle le corps s'enfonce dans un liquide.

1) Mesurer le volume d'eau V 1 dans l'éprouvette graduée.

2) Remplissez le tube à essai avec du sable. Fermez le bouchon.

3) Abaissez le tube dans l'éprouvette graduée. En conséquence, le tube à essai doit être au fond du cylindre.

4) Mesurer le volume V 2 d'eau et d'éprouvettes ; déterminer le volume du tube à essai :

5) Retirez le tube à essai, essuyez-le avec une serviette.

6) Placer l'éprouvette sur la balance et mesurer sa masse à 0,5 g près Expérience 2. Détermination de la condition dans laquelle le corps flotte à l'intérieur du liquide.

1) Lorsque vous versez du sable du tube à essai, assurez-vous que le tube à essai flotte librement à l'intérieur du liquide.

Expérience 3. Détermination de la condition dans laquelle le corps émerge et flotte à la surface du liquide.

1) Versez un peu plus de sable dans le tube à essai. Assurez-vous après immersion totale dans un liquide, le tube à essai flotte à la surface du liquide.

2) Répétez les étapes décrites dans les paragraphes 5-6 de l'expérience 1.

Traitement des résultats de l'expérience

1. Pour chaque expérience :

1) faire un dessin schématique montrant les forces agissant sur le tube à essai ;

2) Calculer la densité moyenne du tube à essai avec du sable.

2. Entrez les résultats des calculs dans le tableau ; finir de le remplir.

Analyse de l'expérience et de ses résultats

Après avoir analysé les résultats, tirez une conclusion dans laquelle indiquez la condition dans laquelle: 1) le corps s'enfonce dans un liquide; 2) le corps flotte à l'intérieur du liquide ; 3) le corps flotte à la surface du liquide.

Tâche créative

Suggérez deux façons de déterminer la densité moyenne d'un œuf. Écrivez le plan de chaque expérience.

C'est du matériel scolaire.

Type de leçon :étude

Technologies utilisées : Traditionnel, collectif, innovant.

Le but de la leçon : Découvrez les conditions des corps flottants en fonction de la densité du liquide et du corps, assimilez-les au niveau de la compréhension et de l'application, en utilisant la logique de la connaissance scientifique.

Tâches:

1. établir théoriquement et expérimentalement la relation entre la densité du corps et le liquide, nécessaire pour assurer les conditions de flottaison des corps ;
2. continuer à former la capacité des étudiants à mener des expériences et à en tirer des conclusions;
3. développement des compétences pour observer, analyser, comparer, généraliser ;
4. susciter l'intérêt pour le sujet;
5. l'éducation à la culture dans l'organisation du travail éducatif.

Résultats attendus:

Connaître: Conditions de navigation tél.

Être capable de: Découvrez expérimentalement les conditions des corps flottants.

Équipement: Multimédia, écran, cartes de tâches individuelles, tableau de densité, matériel de test.

Pendant les cours

Activation des connaissances :

Prof:

– Dans les leçons précédentes, nous avons examiné l'effet du liquide et du gaz sur un corps qui y est immergé, étudié la loi d'Archimède, les conditions des corps flottants. Nous apprendrons le sujet de la leçon d'aujourd'hui en résolvant une grille de mots croisés.

Horizontalement : 1. Unité de division. 2. Unité de masse. 3. Unité multiple de masse. 4. Unité de surface. 5. Unité de temps. 6. Unité de force. 7. Unité de volume. 8. Unité de longueur.

Réponses : 1. Pascal. 2. Kilogramme. 3. Tonne. 4. Mètre carré. 5. Heure. 6. Newtons. 7. Litre. 8. Mètre.

(Le sujet de la leçon est écrit dans un cahier)

Prof: Mais maintenant, avant de procéder à la résolution de problèmes expérimentaux, nous allons répondre à quelques questions. Quelle force est générée lorsqu'un corps est immergé dans un liquide ?

Étudiants: Force d'Archimède.

Prof: Où est dirigée cette force ?

Étudiants: Il est dirigé verticalement vers le haut.

Prof: De quoi dépend la force d'Archimède ?

Étudiants: La force d'Archimède dépend du volume du corps et de la densité du liquide.

Prof: Et si le corps n'est pas complètement immergé dans un liquide, alors comment la force d'Archimède est-elle déterminée ?

Étudiants: Ensuite, pour calculer la force d'Archimède, il est nécessaire d'utiliser la formule F A = ​​​​ρ x gV, où V est le volume de la partie du corps qui est immergée dans le liquide.

Prof: Comment déterminer expérimentalement la force d'Archimède ?

Étudiants: Vous pouvez peser le liquide déplacé par le corps, et son poids sera égal à la force d'Archimède. Vous pouvez trouver la différence dans les lectures du dynamomètre lors de la pesée d'un corps dans l'air et dans un liquide, cette différence est également égale à la force d'Archimède. Vous pouvez déterminer le volume du corps à l'aide d'une règle ou d'un bécher. Connaissant la densité du liquide, le volume du corps, vous pouvez calculer la force d'Archimède.

Prof: Ainsi, nous savons que tout corps immergé dans un liquide est affecté par la force d'Archimède. Et aussi, quelle force agit sur tout corps plongé dans un liquide ?

Étudiants: La gravité.

Prof: Pouvez-vous donner des exemples de corps qui flottent à la surface de l'eau ? Quels corps coulent dans l'eau ? Sinon, comment un corps peut-il se comporter dans l'eau ? Quels sont ces corps ? Essayez de deviner de quel corps flottant nous parlons maintenant.

Au-dessus de la mer aujourd'hui
Grande chaleur;
Et flotte dans la mer
Montagne de glace.
Flottant et probablement
Considère:
Elle ne fondra pas non plus à la chaleur.

Étudiants: Iceberg.

Prof: Est-ce que quelque chose changerait si nous changions instantanément l'eau de l'océan en kérosène ?

(Les élèves sont confus)

Vous ne pouvez pas répondre avec précision à cette question. Mais vous avez déjà des idées, des hypothèses. Résolvons le problème ensemble aujourd'hui dans la leçon : Découvrez : Quelles sont les conditions pour les corps flottants dans un liquide.

Résolution de problèmes de recherche :

Écrivez le sujet de la leçon dans votre cahier – "Conditions pour les corps flottants".

Prof: Les gars, savez-vous quel scientifique a étudié la nage des corps ?

Étudiants: Archimède.

Prof: Essayons de vérifier expérimentalement toutes les informations sur les conditions de flottement des corps en faisant des recherches. Nous l'avons déjà fait lors de l'étude de la force de frottement. Chaque groupe recevra son propre devoir. Après avoir terminé les tâches, nous discuterons des résultats obtenus et découvrirons les conditions de flottaison des corps.

Notez tous les résultats dans un cahier. Levez la main si vous avez des questions.

(Les enfants reçoivent des cartes avec des tâches et du matériel pour leur mise en œuvre – 7 options. Les options de tâches ne sont pas les mêmes en termes de difficulté : les premières sont les plus simples, les 6 et 7 sont les plus difficiles. Ils sont donnés en fonction du niveau de formation.)

Tâches:

Tâche pour le groupe 1:

1. Observez lesquels des corps proposés coulent et lesquels flottent dans l'eau.
2. Trouvez la densité des substances correspondantes dans le tableau du manuel et comparez-la avec la densité de l'eau.
3. Présenter les résultats sous forme de tableau.

Équipement: un récipient avec de l'eau et un ensemble de corps : un clou d'acier, un rouleau de porcelaine, des morceaux de plomb, un bloc de pin.

Équipement: un récipient avec de l'eau et un ensemble de corps : morceaux d'aluminium, de verre organique, de mousse plastique, de liège, de paraffine.

Tâche pour le groupe 2:

1. Comparez la profondeur d'immersion dans l'eau de cubes en bois et en mousse de même taille.
2. Découvrez si la profondeur d'immersion d'un cube en bois dans des liquides de densités différentes diffère. Montrez le résultat de l'expérience sur la figure.

Équipement: deux récipients (avec de l'eau et de l'huile), des cubes en bois et en mousse.

Tâche pour le groupe 3:

1. Comparez la force d'Archimède agissant sur chacun des tubes avec la force de gravité sur chaque tube.
2. Tirer des conclusions sur la base des résultats des expériences.

Équipement: un bécher, un dynamomètre, deux tubes à essai avec du sable (les tubes à essai avec du sable doivent flotter dans l'eau, immergés à différentes profondeurs).

Tâche pour le groupe 4:

1. "Peux-tu 'faire' flotter une pomme de terre dans l'eau ? Faire flotter la pomme de terre dans l'eau.
2. Expliquez les résultats de l'expérience. Disposez-les sous forme de dessins.

Équipement: un récipient avec de l'eau, un tube à essai avec du sel de table, une cuillère, une pomme de terre de taille moyenne.

Groupe de travail 5:

1. Faites flotter le morceau de pâte à modeler dans l'eau.
2. Faites flotter le morceau de papier d'aluminium dans l'eau.
3. Expliquez les résultats de l'expérience.

Équipement: un récipient avec de l'eau; un morceau de pâte à modeler et un morceau de papier d'aluminium.

Prof: Nous avons parlé de la condition des solides flottants dans un liquide. Un liquide peut-il flotter au-dessus d'un autre ?

Groupe de travail 6: Observation d'une nappe de pétrole qui remonte sous l'effet de la poussée de l'eau.

Objectif: Observer la remontée de l'huile immergée dans l'eau, découvrir par expérience la flottabilité de l'eau, indiquer la direction de la force de flottaison.

Équipement: récipients avec huile, eau, pipette.

La séquence de l'expérience:

1. Prélevez quelques gouttes d'huile avec une pipette.
2. Abaissez la pipette à une profondeur de 3-4 cm dans un verre d'eau.
3. Relâchez l'huile et observez la formation d'une tache d'huile à la surface de l'eau.
4. Faites une conclusion basée sur votre expérience.

Après l'expérience, les résultats des travaux sont discutés, les résultats sont résumés.

Pendant que les élèves accomplissent les tâches, j'observe leur travail, leur apporte l'aide nécessaire.

Prof: Nous terminons le travail, déplaçons les appareils au bord de la table. Passons à la discussion des résultats. Voyons d'abord quels corps flottent dans un liquide et lesquels coulent. (Groupe 1)

Étudiants: L'un d'eux nomme les corps qui coulent dans l'eau, l'autre - les corps qui flottent, le troisième compare les densités des corps de chaque groupe avec la densité de l'eau. Après cela, ils tirent tous une conclusion ensemble.

Résultats:

1. Si la densité de la substance à partir de laquelle le corps est fait est supérieure à la densité du liquide, alors le corps coule.
2. Si la densité de la substance est inférieure à la densité du liquide, le corps flotte.

(Les conclusions sont écrites dans des cahiers.)

Prof: Qu'adviendra-t-il du corps si les densités du liquide et de la substance sont égales ?

Étudiants: Donnez une réponse.

Voyons comment se comportent les corps flottant à la surface du liquide. Les mecs groupe 2 examiné comment les corps en bois et en mousse se comportent dans le même liquide. Qu'ont-ils remarqué ?

Étudiants: La profondeur d'immersion des corps est différente. La mousse de polystyrène flotte presque à la surface et l'arbre est légèrement immergé dans l'eau.

Prof: Que dire de la profondeur d'immersion d'un bloc de bois flottant à la surface de l'eau, du pétrole ?

Étudiants: Dans le pétrole, la barre s'est enfoncée plus profondément que dans l'eau.

Conclusion : Ainsi, la profondeur d'immersion d'un corps dans un liquide dépend de la densité du liquide et du corps lui-même.

Écrivons cette conclusion.

Prof: Voyons maintenant s'il est possible de faire flotter des corps qui coulent normalement dans l'eau, comme une pomme de terre ou de la pâte à modeler ou du papier d'aluminium. (Groupe 4 ; Groupe 5)

Qu'observez-vous ?

Étudiants: Ils se noient dans l'eau. Pour faire flotter la pomme de terre, nous avons ajouté plus de sel à l'eau.

Prof: Quel est le problème? Qu'est-il arrivé?

Étudiants: L'eau salée a augmenté sa densité et elle est devenue plus forte pour pousser la pomme de terre. La densité de l'eau a augmenté et la force d'Archimède est devenue plus grande.

Prof: Correctement. Et les gars qui ont effectué la tâche avec de la pâte à modeler n'avaient pas de sel. Comment avez-vous réussi à faire flotter de la pâte à modeler dans l'eau ?

Étudiants: Nous avons fabriqué un bateau en pâte à modeler. Il a un volume plus important et flotte donc. Vous pouvez faire une boîte en pâte à modeler, elle flotte aussi. Elle a aussi plus de volume qu'un morceau de pâte à modeler.

Conclusion: Ainsi, pour faire flotter des corps qui coulent normalement, vous pouvez modifier la densité du liquide ou le volume de la partie immergée du corps. Dans ce cas, la force d'Archimède agissant sur le corps change également. Pensez-vous qu'il existe un lien entre la force de gravité et la force d'Archimède pour les corps flottants ?

Prof:(Groupe 6) Revenons au tableau de densité des substances. Expliquez pourquoi un film d'huile se forme sur l'eau.

Le problème est donc résolu, donc les liquides, comme les solides, sont soumis aux conditions de flottement des corps.

Parlons des liquides.

Un vaisseau peu profond invitait trois liquides non miscibles de densités différentes à visiter en même temps et les invitait à s'installer avec toutes les commodités. Comment se trouvaient les liquides dans le navire hospitalier, s'ils l'étaient: huile moteur, miel et essence.

Spécifiez l'ordre des liquides.

Étudiants:(Groupe 3) Nous avons immergé deux tubes de sable, un plus léger et un plus lourd, dans l'eau, et tous les deux ont flotté dans l'eau. Nous avons déterminé que la force d'Archimède dans les deux cas est approximativement égale à la force de gravité.

Prof: Bon travail. Donc, si le corps flotte, alors F A \u003d F lourd. (Ecrivez au tableau). Et si le corps coule dans le liquide ?

Étudiants: Alors la force de gravité est supérieure à la force d'Archimède.

Prof: Et si le corps flotte ?

Étudiants: Par conséquent, la force d'Archimède est supérieure à la force de gravité.

Prof: Ainsi, nous avons obtenu la condition des corps flottants. Mais ce n'est pas lié à la densité du corps ou à la densité du liquide lui-même. (Cette dépendance était envisagée par les gars du 1er groupe). Cela signifie que les conditions des corps peuvent être formulées de deux manières : en comparant la force d'Archimède et la force de gravité, ou en comparant les densités du liquide et de la substance qu'il contient. Où en ingénierie ces conditions sont-elles prises en compte ?

Étudiants: Lors de la construction de navires. Ils fabriquaient des navires et des bateaux en bois. La densité du bois est inférieure à la densité de l'eau et les navires flottaient dans l'eau.

Prof: Les navires en métal flottent également, mais des morceaux d'acier coulent dans l'eau.

Étudiants: Ils sont traités comme nous l'avons fait avec de la pâte à modeler : ils augmentent de volume, la force d'Archimède devient plus grande, et ils flottent. Ils fabriquent également des pontons et des sous-marins.

Prof: Ainsi, dans la construction navale, on utilise le fait qu'en modifiant le volume, il est possible de donner de la flottabilité à presque n'importe quel corps. Existe-t-il un moyen de prendre en compte le lien entre les conditions de flottaison des corps et le changement de densité du liquide ?

Étudiants: Oui, lors du passage de la mer au fleuve, la profondeur du tirant d'eau des navires change.

Prof: Donner des exemples d'utilisation des conditions de flottement des corps en ingénierie.

Étudiants: Les pontons sont utilisés pour les traversées de rivières. Les sous-marins flottent dans les mers et les océans. Pour la plongée sous-marine, une partie de leur réservoir est remplie d'eau, et pour la plongée en surface, l'eau est pompée.

(Je montre des dessins de navires modernes.)

Prof: Regardez attentivement le brise-glace nucléaire. Plusieurs brise-glaces de ce type opèrent dans notre pays. Ils sont les plus puissants du monde et peuvent naviguer sans entrer dans les ports pendant plus d'un an. Mais nous en reparlerons dans la prochaine leçon.

Disposition du tableau : Devoirs § 48.

Sujet du cours : Conditions de navigation tél.

Résumé de la leçon :

Nous faisons une conclusion avec les gars sur la recherche. Encore une fois, nous résumons les conditions pour les corps flottants à l'aide du tableau présenté au tableau.

Réflexion:

• J'ai apprécié ma leçon d'aujourd'hui...
• Je veux …
• J'ai découvert …
• Je suis moi-même aujourd'hui...