Žinome, kad bet kurį skystyje esantį kūną veikia dvi priešingomis kryptimis nukreiptos jėgos: gravitacijos jėga ir Archimedo jėga. Gravitacijos jėga lygi kūno svoriui ir nukreipta žemyn, o Archimedo jėga priklauso nuo skysčio tankio ir yra nukreipta į viršų. Kaip fizika paaiškina kūnų plūduriavimą, o kokios sąlygos plūduriuojantiems paviršiuje ir vandens storymėje?

Kūno plūduriavimo būklė

Pagal Archimedo dėsnį kūnų plūduriavimo sąlyga yra tokia: jei gravitacijos jėga lygi Archimedo jėgai, tai kūnas gali būti pusiausvyroje bet kurioje skysčio vietoje, tai yra plūduriuoti savo storiu. Jei gravitacija yra mažesnė už Archimedo jėgą, kūnas pakils iš skysčio, tai yra, plūduriuos. Tuo atveju, kai kūno svoris yra didesnis už jį išstumiančią Archimedo jėgą, kūnas grims į dugną, tai yra, nugrims. Plūduriavimo jėga priklauso nuo skysčio tankio. Tačiau ar kūnas plūduriuos, ar skęs, priklauso nuo kūno tankio, nes dėl jo tankio padidės jo svoris. Jei kūno tankis didesnis už vandens tankį, tada kūnas paskęs. Kaip būti tokiu atveju?

Išdžiūvusio medžio tankis dėl ertmių, užpildytų oru, yra mažesnis už vandens tankį ir medis gali plūduriuoti paviršiuje. Tačiau geležis ir daugelis kitų medžiagų yra daug tankesnės už vandenį. Kaip tokiu atveju galima statyti laivus iš metalo ir gabenti įvairius krovinius vandeniu? Ir šiam žmogui sugalvojo mažą gudrybę. Į vandenį panirusio laivo korpusas yra padarytas tūrinis, o šio laivo viduje yra didelės ertmės, užpildytos oru, kurios labai sumažina bendrą laivo tankį. Taip labai padidėja laivo išstumto vandens tūris, didėja jo stūmimo jėga, o bendras laivo tankis daromas mažesnis už vandens tankį, kad laivas galėtų plūduriuoti paviršiumi. Todėl kiekvienas laivas turi tam tikrą krovinio masės ribą, kurią jis gali nuvežti. Tai vadinama laivo poslinkiu.

Išskirti tuščias poslinkis yra paties laivo masė ir bendras poslinkis- tai tuščias tūris plius bendra įgulos masė, visa įranga, atsargos, kuras ir kroviniai, kuriuos šis laivas paprastai gali nunešti be pavojaus nuskęsti esant santykinai ramiam orui.

Vandens aplinkoje gyvenančių organizmų kūno tankis yra artimas vandens tankiui. Dėl šios priežasties jie gali būti vandens stulpelyje ir plaukti gamtos jiems duotų prietaisų dėka - plekšnės, pelekai ir kt. Atlieka svarbų vaidmenį žuvų judėjime ypatingas kūnas- plaukimo pūslė. Žuvis gali keisti šio burbulo tūrį ir oro kiekį jame, dėl to gali kisti bendras jo tankis, o žuvis gali plaukti skirtingame gylyje nepatirdama nepatogumų.

Tankis Žmogaus kūnasšiek tiek tankesnis už vandenį. Tačiau žmogus, kai jo plaučiuose yra tam tikras oro kiekis, gali ramiai plūduriuoti ir vandens paviršiuje. Jei eksperimento sumetimais būdami vandenyje iškvėpsite visą orą iš plaučių, pamažu imsite grimzti į dugną. Todėl visada atminkite, kad maudytis nėra baisu, pavojinga nuryti vandenį ir leisti jį į plaučius – tai dažniausia tragedijų ant vandens priežastis.

Skysčio slėgio plyšimo jėgą atsveria sienos medžiagos M pasipriešinimo jėga:

М = 2σ р δ L,

čia σr – medžiagos plyšimo įtempis, δ – sienelės storis, L – vamzdžio ilgis, 2 – abiejose pusėse veikianti pasipriešinimo jėga.

Su sąlyga, kad sistema yra pusiausvyroje, skysčio slėgio jėgas sulyginame su sienelės medžiagos varža P x = M gauname:

P Ld=2σ р δ L

P δ=2σр δ, vadinasi

P=2σ р δ/ d.

Ryžiai. 3.15. Įjungtas skysčio slėgis vidines sienas vamzdžiai

3.8. Archimedo dėsnis ir plūduriuojančių kūnų sąlygos

Visiškai arba iš dalies panardintas į skystį kūnas patiria bendrą slėgį iš skysčio pusės, nukreiptą iš apačios į viršų ir lygų skysčio svoriui panardintos kūno dalies tūryje:

P = ρgWt.

Kitaip tariant, plūduriuojanti jėga, lygi skysčio svoriui šio kūno tūryje, veikia į skystį panardintą kūną. Tokia jėga vadinama Archimedo jėga ir jo apibrėžimas yra Archimedo dėsnis.

Ryžiai. 3.17. Laivo svorio centras C ir poslinkio centras d

Paviršiuje plūduriuojančiam homogeniškam kūnui santykis yra teisingas:

Wzh /Wt = ρm / ρ,

čia W t – plūduriuojančio kūno tūris; ρm yra kūno tankis. Plaukiojančio kūno ir skysčio tankio santykis yra atvirkščiai proporcingas kūno tūrio ir jo išstumto skysčio tūrio santykiui.

Plaukiojančių kūnų teorijoje vartojamos dvi sąvokos: plūdrumas ir stabilumas.

Plūdrumas – tai kūno gebėjimas plūduriuoti pusiau panardinus.

Stabilumas – plūduriuojančio kūno gebėjimas atstatyti sutrikusią pusiausvyrą pašalinus išorines jėgas (pavyzdžiui, vėją ar staigų posūkį), sukeliančias virtimą.

Skysčio, indo, paimto į panardintos indo dalies tūrį, svoris vadinamas poslinkiu, o susidariusio slėgio taikymo taškas (t. y. slėgio centras) -

poslinkio centras.

Kūnų plūduriavimo teorija remiasi Archimedo dėsniu. Poslinkio centras ne visada sutampa su kūno svorio centru C. Jei jis yra aukščiau nei svorio centras, tai laivas neapvirsta. Įprastoje laivo padėtyje svorio centras C ir poslinkio centras d yra toje pačioje vertikalioje linijoje O "-O", kuri reiškia laivo simetrijos ašį ir vadinama navigacijos ašimi (3.17 pav.). .

Tegul, veikiant išorinėms jėgoms, indas pasviro tam tikru kampu α, dalis indo KLM paliko skystį, o dalis K "L" M, priešingai, nuskendo į jį. Tokiu atveju gauname nauja poslinkio centro padėtis - d" . Kėlimo jėgą P taikome taškui d "ir tęsiame jo veikimo liniją, kol susikirs su simetrijos ašimi O"-O". Gautas taškas m vadinamas metacentru, o atkarpa mC \u003d h

paskambino metacentrinis aukštis. Apsvarstysime h

teigiamas, jei taškas m yra virš taško C , ir neigiamas kitaip.

Dabar panagrinėkime laivo pusiausvyros sąlygas: jei h > 0, tai laivas grįžta į pradinę padėtį; jei h = 0, tai taip yra

Plaukimas – tai kūno gebėjimas išsilaikyti skysčio paviršiuje arba tam tikrame skysčio lygyje.

Žinome, kad bet kurį skystyje esantį kūną veikia dvi priešingomis kryptimis nukreiptos jėgos: gravitacijos jėga ir Archimedo jėga.

Gravitacijos jėga lygi kūno svoriui ir nukreipta žemyn, o Archimedo jėga priklauso nuo skysčio tankio ir yra nukreipta į viršų. Kaip fizika paaiškina kūnų plūduriavimą ir kokios sąlygos kūnams plūduriuoti paviršiuje ir vandens storymėje?

Archimedo jėga išreiškiama formule:

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

kur m w yra skysčio masė,

o P W – kūno išstumto skysčio svoris.

O kadangi mūsų masė lygi: m W = ρ W * VW, tai iš Archimedo jėgos formulės matome, kad ji priklauso ne nuo panardinto kūno tankio, o tik nuo išstumto skysčio tūrio ir tankio. pagal kūną.

Archimedo jėga yra vektorinis dydis. Plūdrumo jėgos egzistavimo priežastis yra slėgio skirtumas viršutinėje ir apatinė dalis korpusas.Paveiksle parodytas slėgis yra P 2 > P 1 dėl didesnio gylio. Archimedo jėgai atsirasti pakanka, kad kūnas bent iš dalies būtų panardintas į skystį.

Taigi, jei kūnas plūduriuoja skysčio paviršiuje, tai plūduriuojanti jėga, veikianti šio kūno dalį, panardintą į skystį, yra lygi viso kūno gravitacijai. (Fa = P)

Jei gravitacija mažesnė už Archimedo jėgą (Fa > P), tada kūnas pakils iš skysčio, tai yra, plūduriuos.

Tuo atveju, kai kūno svoris yra didesnis nei jį išstumianti Archimedo jėga (Fa

Iš gauto santykio galima padaryti svarbias išvadas:

Plūduriavimo jėga priklauso nuo skysčio tankio. Ar kūnas skęs, ar plūduriuos skystyje, priklauso nuo kūno tankio.

Kūnas plūduriuoja visiškai panardintas į skystį, jei jo tankis lygus skysčio tankiui

Kūnas plūduriuoja, iš dalies išsikišęs virš skysčio paviršiaus, jei kūno tankis yra mažesnis už skysčio tankį

- jei kūno tankis didesnis už skysčio tankį, plaukimas neįmanomas.

Žvejų valtys gaminamos iš sausos medienos, kurios tankis mažesnis nei vandens.

Kodėl laivai plūduriuoja?

Į vandenį panirusio laivo korpusas yra padarytas tūrinis, o šio laivo viduje yra didelės ertmės, užpildytos oru, kurios labai sumažina bendrą laivo tankį. Taip labai padidėja laivo išstumto vandens tūris, didėja jo stūmimo jėga, o bendras laivo tankis daromas mažesnis už vandens tankį, kad laivas galėtų plūduriuoti paviršiumi. Todėl kiekvienas laivas turi tam tikrą krovinio masės ribą, kurią jis gali nuvežti. Tai vadinama laivo poslinkiu.

Ruošdamos tam tikro tankio druskos tirpalą, šeimininkės į jį panardina žalią kiaušinį: jei tirpalo tankis nepakankamas, kiaušinis skęsta, jei pakanka – plūduriuoja. Panašiai nustatykite cukraus sirupo tankį konservavimo metu. Iš šios pastraipos medžiagos sužinosite, kada kūnas plūduriuoja skystyje ar dujose, kada jis plūduriuoja ir kada skęsta.

Pagrindžiame plūduriuojančių kūnų sąlygas

Tikrai galite pateikti daug kūnų plūduriavimo pavyzdžių. Plaukioja laivai ir valtys mediniai žaislai o balionai, žuvys, delfinai ir kiti padarai plaukia. O kas lemia organizmo gebėjimą plaukti?

Padarykime eksperimentą. Paimkime nedidelį indą su vandeniu ir kelis kamuoliukus iš skirtingų medžiagų. Kūnus pakaitomis panardinsime į vandenį, o tada išleisime be pradinis greitis. Be to, priklausomai nuo kūno tankio, galimi įvairūs variantai (žr. lentelę).

1 variantas. Nardymas. Kūnas pradeda skęsti ir galiausiai nugrimzta į indo dugną. Išsiaiškinkime, kodėl taip nutinka. Kūną veikia dvi jėgos:

Kūnas skęsta, o tai reiškia, kad žemyn nukreipta jėga yra didesnė:

kūnas skęsta skystyje arba dujose, jei kūno tankis yra didesnis už skysčio ar dujų tankį.

2 variantas. Plaukimas skysčio viduje. Kūnas neskęsta ir neplūduriuoja, o lieka plūduriuoti skysčio viduje.

Pabandykite įrodyti, kad šiuo atveju kūno tankis yra lygus skysčio tankiui:

kūnas plūduriuoja skysčio ar dujų viduje, jei kūno tankis lygus skysčio ar dujų tankiui.

3 variantas. Pakilimas. Kūnas pradeda plūduriuoti ir galiausiai sustoja ant skysčio paviršiaus, iš dalies panardintas į skystį.

Kol kūnas plūduriuoja, Archimedo jėga yra didesnė už gravitacijos jėgą:

Kūno stabdymas skysčio paviršiuje reiškia, kad Archimedo jėga ir gravitacijos jėga yra subalansuotos: ^ str = F arch.

kūnas plūduriuoja skystyje ar dujose arba plūduriuoja skysčio paviršiuje, jeigu kūno tankis mažesnis už skysčio ar dujų tankį.

Stebime kūnų plaukimą laukinėje gamtoje

Jūrų ir upių gyventojų kūnuose yra daug vandens, todėl jų vidutinis tankis yra artimas vandens tankiui. Kad galėtų laisvai judėti skystyje, jie turi „kontroliuoti“ vidutinį savo kūno tankį. Pateikime pavyzdžių.

Žuvyje su plaukimo pūslė tokia kontrolė atsiranda dėl burbulo tūrio pasikeitimo (28.1 pav.).

Atogrąžų jūrose gyvenantis nautilus moliuskas (28.2 pav.) gali greitai išplaukti ir vėl nugrimzti į dugną dėl to, kad gali keisti vidinių kūno ertmių tūrį (moliuskas gyvena susuktame kiaute). spiralė).

Europoje paplitęs vandens voras (28.3 pav.) su savimi nešiojasi ant pilvo esantį oro apvalkalą – būtent ji suteikia jam plūdrumo rezervą ir padeda sugrįžti į paviršių.

Mokymasis spręsti problemas

Užduotis. 445 g sveriančio varinio rutulio viduje yra 450 cm 3 tūrio ertmė. Ar šis rutulys plūduriuos vandenyje?

Fizinės problemos analizė. Norėdami atsakyti į klausimą, kaip rutulys elgsis vandenyje, turite palyginti rutulio (rutulio) tankį su tankiu.

°dy (vandenyje).

Norint apskaičiuoti rutulio tankį, reikia nustatyti jo tūrį ir masę. Oro masė rutulyje yra nereikšminga, palyginti su vario mase, todėl rutulio t = t vario. Rutulio tūris yra vario apvalkalo Y vario tūris ir ertmės tūris V - . Vario apvalkalo tūrį galima nustatyti žinant

vario masė ir tankis.

Apie vario ir vandens tankius sužinome iš tankių lentelių (p. 249).

Patartina problemą išspręsti pateiktuose vienetuose.

2. Žinodami rutulio tūrį ir masę, nustatome jo tankį:

Rezultato analizė: kamuoliuko tankis mažesnis už vandens tankį, todėl kamuolys plūduriuos vandens paviršiuje.

Atsakymas: Taip, kamuolys plūduriuos vandens paviršiuje.

Apibendrinant

Kūnas skęsta skystyje ar dujose, jei kūno tankis yra didesnis už skysčio ar dujų tankį (pt > pw) Kūnas plūduriuoja skysčio ar dujų viduje, jei kūno tankis yra lygus kūno tankiui. skystis arba dujos (m = pf). Kūnas plūduriuoja skystyje ar dujose arba plūduriuoja skysčio paviršiuje, jei kūno tankis yra mažesnis už skysčio ar dujų tankį

testo klausimai

1. Kokiomis sąlygomis kūnas paskęs skystyje ar dujose? Pateikite pavyzdžių. 2. Kokia sąlyga turi būti įvykdyta, kad kūnas plūduriuotų skysčio ar dujų viduje? Pateikite pavyzdžių. 3. Suformuluokite sąlygą, kuriai esant kūnas skystyje ar dujose plūduriuoja. Pateikite pavyzdžių. 4. Kokiomis sąlygomis kūnas plūduriuos skysčio paviršiuje? 5. Kodėl ir kaip jūrų ir upių gyventojai keičia savo tankumą?

28 pratimas

1. Ar vienodas švino strypas plūduriuos gyvsidabriu? vandenyje? saulėgrąžų aliejuje?

2. Išdėliokite rutulius, parodytus pav. 1, didėjančio tankio tvarka.

3. Ar 120 g masės ir 150 cm 3 tūrio strypas plūduriuos vandenyje?

4. Pagal pav. 2 Paaiškinkite, kaip povandeninis laivas neria ir vėl iškyla į paviršių.

5. Kūnas plūduriuoja žibale, visiškai į jį paniręs. Nustatykite kūno masę, jei jo tūris yra 250 cm 3.

6. Į indą supilti trys skysčiai, kurie nesimaišo - gyvsidabris, vanduo, žibalas (3 pav.). Tada į indą buvo nuleisti trys rutuliai: plieno, putplasčio ir ąžuolo.

Kaip inde išsidėsto skysčių sluoksniai? Nustatykite, kuris rutulys yra kuris. Paaiškinkite atsakymus.

7. Nustatykite amfibijos mašinos dalies, panardintos į vandenį, tūrį, jei mašiną veikia 140 kN Archimedo jėga. Kokia yra amfibijos transporto priemonės masė?

8. Sukurkite užduotį, atvirkštinę 28 punkte aptartai problemai, ir ją išspręskite.

9. Nustatyti atitikmenį tarp vandenyje plūduriuojančio kūno tankio ir šio kūno dalies virš vandens paviršiaus.

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. Skysčių tankio matavimo prietaisas vadinamas hidrometru. Naudodami papildomus informacijos šaltinius sužinokite apie hidrometro sandarą ir veikimo principą. Parašykite instrukcijas, kaip naudoti hidrometrą.

11. Užpildykite lentelę. Apsvarstykite, kad kiekvienu atveju kūnas yra visiškai panardintas į skystį.

Eksperimentinė užduotis

„Kartūzų naras“. Sukurkite fizinį žaislą, įkvėptą prancūzų mokslininko René Descarteso. Supilkite vandenį į plastikinį indelį su sandariu dangteliu ir apverskite nedidelę stiklinę (arba mažą vaistų buteliuką), iš dalies užpildytą vandeniu (žr. paveikslėlį). Stiklinėje turi būti pakankamai vandens, kad stiklinė šiek tiek išsikištų virš indelyje esančio vandens paviršiaus. Stiklainį sandariai uždarykite ir suspauskite šoninės sienos. Sekite stiklinės elgesį. Paaiškinkite šio įrenginio veikimą.

LAB Nr. 10

Tema. Plaukimo sąlygų nustatymas tel.

Tikslas: eksperimentiniu būdu nustatyti, kokiomis sąlygomis: kūnas plūduriuoja skysčio paviršiuje; kūnas plūduriuoja skysčio viduje; kūnas nugrimzta į skystį.

Įranga: mėgintuvėlis (arba mažas vaistų buteliukas) su kamščiu; sriegis (arba viela) 20-25 cm ilgio; konteineris su sausu smėliu; matavimo cilindras iki pusės pripildytas vandens; svarstyklės su svarmenimis; popierines servetėles.

darbo instrukcijas

Pasiruošimas eksperimentui

1. Prieš pradėdami dirbti, įsitikinkite, kad žinote atsakymus į šiuos klausimus.

1) Kokios jėgos veikia kūną, panardintą į skystį?

2) Kokia yra gravitacijos jėgos nustatymo formulė?

3) Kokia yra Archimedo jėgos radimo formulė?

4) Pagal kokią formulę randamas vidutinis kūno tankis?

2. Nustatykite matavimo cilindro skalės padalą.

3. Pritvirtinkite mėgintuvėlį prie sriegio taip, kad, laikydami už sriegio, galėtumėte panardinti mėgintuvėlį į matavimo cilindrą ir tada jį išimti.

4. Prisiminkite darbo su svarstyklėmis taisykles ir paruoškite svarstykles darbui. Eksperimentuokite

Griežtai laikykitės saugos nurodymų (žr. lapelį). Nedelsdami įrašykite matavimo rezultatus į lentelę.

Eksperimentas 1. Būklės, kuriai esant kūnas skęsta skystyje, nustatymas.

1) Išmatuokite vandens tūrį V 1 matavimo cilindre.

2) Užpildykite mėgintuvėlį smėliu. Uždarykite kamštį.

3) Nuleiskite vamzdelį į matavimo cilindrą. Dėl to mėgintuvėlis turi būti cilindro apačioje.

4) Išmatuokite vandens ir mėgintuvėlių tūrį V 2; nustatyti mėgintuvėlio tūrį:

5) Išimkite mėgintuvėlį, nuvalykite jį servetėle.

6) Padėkite mėgintuvėlį ant svarstyklių ir išmatuokite jo masę 0,5 g tikslumu Eksperimentas 2. Būklės, kuriai esant kūnas plūduriuoja skysčio viduje, nustatymas.

1) Pildami smėlį iš mėgintuvėlio įsitikinkite, kad mėgintuvėlis laisvai plūduriuoja skysčio viduje.

Patirtis 3. Būklės, kuriai esant kūnas iškyla ir plūduriuoja skysčio paviršiuje, nustatymas.

1) Iš mėgintuvėlio išpilkite dar šiek tiek smėlio. Įsitikinkite po visiškas panardinimas skystyje mėgintuvėlis plūduriuoja į skysčio paviršių.

2) Pakartokite veiksmus, aprašytus 1 eksperimento 5–6 dalyse.

Eksperimento rezultatų apdorojimas

1. Kiekvienai patirtimi:

1) padarykite scheminį brėžinį, kuriame parodytos jėgos, veikiančios mėgintuvėlį;

2) Apskaičiuokite vidutinį mėgintuvėlio su smėliu tankį.

2. Skaičiavimų rezultatus įveskite į lentelę; baigti pildyti.

Eksperimento ir jo rezultatų analizė

Išanalizavę rezultatus, padarykite išvadą, kurioje nurodykite būklę, kuriai esant: 1) kūnas skęsta skystyje; 2) kūnas plūduriuoja skysčio viduje; 3) kūnas plūduriuoja skysčio paviršiuje.

Kūrybinė užduotis

Pasiūlykite du būdus, kaip nustatyti vidutinį kiaušinio tankį. Užsirašykite kiekvieno eksperimento planą.

Tai vadovėlio medžiaga.

Pamokos tipas: studijuoti

Naudojamos technologijos: Tradicinis, grupinis, novatoriškas.

Pamokos tikslas: Išsiaiškinkite plūduriuojančių kūnų sąlygas priklausomai nuo skysčio ir kūno tankio, įsisavinkite jas supratimo ir taikymo lygmeniu, pasitelkdami mokslo žinių logiką.

Užduotys:

1. teoriškai ir eksperimentiškai nustato kūno tankio ir skysčio ryšį, būtiną kūnų plūduriavimo sąlygoms užtikrinti;
2. toliau formuoti mokinių gebėjimą atlikti eksperimentus ir iš jų daryti išvadas;
3. gebėjimų stebėti, analizuoti, lyginti, apibendrinti ugdymas;
4. domėjimosi dalyku skatinimas;
5. kultūros ugdymas organizuojant švietėjišką darbą.

Tikėtini Rezultatai:

Žinoti: Plaukimo sąlygos tel.

Galėti: Eksperimentu išsiaiškinkite plūduriuojančių kūnų sąlygas.

Įranga: Multimedija, ekranas, individualios užduočių kortelės, tankumo lentelė, bandomosios medžiagos.

Per užsiėmimus

Žinių aktyvinimas:

Mokytojas:

– Ankstesnėse pamokose nagrinėjome skysčio ir dujų poveikį juose panardintam kūnui, nagrinėjome Archimedo dėsnį, plūduriuojančių kūnų sąlygas. Šios pamokos temą išmoksime spręsdami kryžiažodį.

Horizontaliai: 1. Padalinio vienetas. 2. Masės vienetas. 3. Keli masės vienetai. 4. Ploto vienetas. 5. Laiko vienetas. 6. Jėgos vienetas. 7. Tūrio vienetas. 8. Ilgio vienetas.

Atsakymai: 1. Paskalis. 2. Kilogramas. 3. Tonos. 4. Kvadratinis metras. 5. Valanda. 6. Niutonas. 7. Litras. 8. Metras.

(Pamokos tema surašyta sąsiuvinyje)

Mokytojas: Tačiau dabar, prieš pradėdami spręsti eksperimentines problemas, atsakysime į keletą klausimų. Kokia jėga susidaro, kai kūnas panardinamas į skystį?

Mokiniai: Archimedo stiprumas.

Mokytojas: Kur nukreipta ši jėga?

Mokiniai: Jis nukreiptas vertikaliai į viršų.

Mokytojas: Nuo ko priklauso Archimedo jėga?

Mokiniai: Archimedo jėga priklauso nuo kūno tūrio ir skysčio tankio.

Mokytojas: O jei kūnas nėra visiškai panardintas į skystį, tai kaip nustatoma Archimedo jėga?

Mokiniai: Tada, norint apskaičiuoti Archimedo jėgą, reikia naudoti formulę F A = ​​​​ρ x gV, kur V yra tos kūno dalies, kuri yra panardinta į skystį, tūris.

Mokytojas: Kaip galima eksperimentiškai nustatyti Archimedo jėgą?

Mokiniai: Galite pasverti kūno išstumtą skystį, jo svoris bus lygus Archimedo jėgai. Galite rasti dinamometro rodmenų skirtumą sveriant kūną ore ir skystyje, šis skirtumas taip pat lygus Archimedo jėgai. Kūno tūrį galite nustatyti naudodami liniuotę arba stiklinę. Žinodami skysčio tankį, kūno tūrį, galite apskaičiuoti Archimedo jėgą.

Mokytojas: Taigi, mes žinome, kad bet koks kūnas, panardintas į skystį, yra veikiamas Archimedo jėgos. Be to, kokia jėga veikia bet kurį kūną, panardintą į skystį?

Mokiniai: Gravitacijos jėga.

Mokytojas: Ar galite pateikti vandens paviršiuje plūduriuojančių kūnų pavyzdžių? Kokie kūnai skęsta vandenyje? Kaip kitaip kūnas gali elgtis vandenyje? Kas yra šie kūnai? Pabandykite atspėti, apie kurį plūduriuojantį kūną dabar kalbame.

Šiandien virš jūros
Didelis karštis;
Ir plūduriuoja jūroje
Ledo kalnas.
Plaukiojantis ir tikriausiai
Mano:
Ji irgi neištirps karštyje.

Mokiniai: Ledkalnis.

Mokytojas: Ar kas nors pasikeistų, jei vandenį vandenyne akimirksniu pakeistume į žibalą?

(Studentai susipainioja)

Jūs negalite tiksliai atsakyti į šį klausimą. Bet jūs jau turite idėjų, hipotezių. Šiandien pamokoje spręskime problemą kartu: Sužinokite: Kokios sąlygos kūnams plūduriuoti skystyje.

Tyrimo problemų sprendimas:

Užsirašykite pamokos temą į sąsiuvinį – „Plaukiojančių kūnų sąlygos“.

Mokytojas: Vaikinai, ar žinote, kuris mokslininkas tyrinėjo kūnų plaukimą?

Mokiniai: Archimedas.

Mokytojas: Pabandykime visą informaciją apie kūnų plūduriavimo sąlygas patikrinti eksperimentiškai, atlikdami tyrimus. Tai jau padarėme tirdami trinties jėgą. Kiekviena grupė gaus savo užduotį. Atlikę užduotis aptarsime gautus rezultatus, išsiaiškinsime kūnų plukdymo sąlygas.

Įrašykite visus rezultatus į užrašų knygelę. Jei turite klausimų, pakelkite ranką.

(Vaikai gauna korteles su užduotimis ir įranga joms įgyvendinti – 7 variantai. Užduočių parinktys sudėtingumo požiūriu nevienodos: pirmosios yra paprasčiausios, 6 ir 7 – sunkesnės. Jie skiriami atsižvelgiant į mokymo lygį.)

Užduotys:

Užduotis 1 grupei:

1. Stebėkite, kuris iš siūlomų kūnų skęsta, o kuris plūduriuoja vandenyje.
2. Vadovėlio lentelėje raskite atitinkamų medžiagų tankį ir palyginkite su vandens tankiu.
3. Pateikite rezultatus lentelės pavidalu.

Įranga: indas su vandeniu ir kūnų rinkinys: plieninė vinis, porcelianinis volelis, švino gabalai, pušies luitas.

Įranga: indas su vandeniu ir korpusų rinkinys: aliuminio gabaliukai, organinis stiklas, putplastis, kamštiena, parafinas.

Užduotis 2 grupei:

1. Palyginkite tokio paties dydžio medinių ir putplasčio kubelių panardinimo į vandenį gylį.
2. Išsiaiškinkite, ar skiriasi medinio kubo panardinimo gylis skirtingo tankio skysčiuose. Eksperimento rezultatą parodykite paveikslėlyje.

Įranga: du indai (su vandeniu ir aliejumi), mediniai ir putplasčio kubeliai.

Užduotis 3 grupei:

1. Palyginkite Archimedo jėgą, veikiančią kiekvieną vamzdelį, su gravitacijos jėga kiekvienam vamzdžiui.
2. Remdamiesi eksperimentų rezultatais, padarykite išvadas.

Įranga: stiklinė, dinamometras, du mėgintuvėliai su smėliu (mėgintuvėliai su smėliu turi plūduriuoti vandenyje, panardinti į skirtingą gylį).

Užduotis 4 grupei:

1. „Ar galite „padaryti“ bulvę plūduriuojančią vandenyje? Padėkite bulvę plūduriuoti vandenyje.
2. Paaiškinkite eksperimento rezultatus. Išdėstykite juos brėžinių pavidalu.

Įranga: indas su vandeniu, mėgintuvėlis su valgomąja druska, šaukštas, vidutinio dydžio bulvė.

5 užduočių grupė:

1. Paimkite plastilino gabalėlį, kad jis plūduriuotų vandenyje.
2. Padėkite folijos gabalėlį plūduriuoti vandenyje.
3. Paaiškinkite eksperimento rezultatus.

Įranga: indas su vandeniu; gabalėlį plastilino ir gabalėlį folijos.

Mokytojas: Mes kalbėjome apie plūduriuojančių kietųjų medžiagų būklę skystyje. Ar vienas skystis gali plaukti ant kito?

6 užduočių grupė: pastebėta, kad dėl vandens plūdrumo kyla alyvos dėmės.

Tikslas: Stebėti į vandenį panardintos alyvos kilimą, eksperimentu atrasti vandens plūduriuojamąjį poveikį, nurodyti plūduriuojančios jėgos kryptį.

Įranga: indai su aliejumi, vandeniu, pipete.

Eksperimento seka:

1. Pipete paimkite kelis lašus aliejaus.
2. Nuleiskite pipetę iki 3-4 cm gylio į stiklinę vandens.
3. Išleiskite alyvą ir stebėkite, kaip vandens paviršiuje susidaro aliejaus dėmė.
4. Remdamiesi savo patirtimi, padarykite išvadą.

Po eksperimento aptariami darbo rezultatai, rezultatai apibendrinami.

Kol mokiniai atlieka užduotis, aš stebiu jų darbą, suteikiu reikiamą pagalbą.

Mokytojas: Baigiame darbus, perkeliame buitinę techniką į stalo kraštą. Pereikime prie rezultatų aptarimo. Pirmiausia išsiaiškinkime, kurie kūnai plūduriuoja skystyje, o kurie skęsta. (1 grupė)

Mokiniai: Vienas jų įvardija tuos kūnus, kurie skęsta vandenyje, kitas – plūduriuojančius, trečiasis lygina kiekvienos grupės kūnų tankius su vandens tankiu. Po to jie visi kartu padaro išvadą.

Išvados:

1. Jei medžiagos, iš kurios pagamintas kūnas, tankis yra didesnis už skysčio tankį, tada kūnas skęsta.
2. Jei medžiagos tankis yra mažesnis už skysčio tankį, tada kūnas plūduriuoja.

(Išvados rašomos sąsiuviniuose.)

Mokytojas: Kas atsitiks su kūnu, jei skysčio ir medžiagos tankiai bus vienodi?

Mokiniai: duoti atsakymą.

Pažiūrėkime, kaip elgiasi skysčio paviršiuje plūduriuojantys kūnai. Vaikinai 2 grupė svarstė, kaip iš medžio ir putplasčio pagaminti kūnai elgiasi tame pačiame skystyje. Ką jie pastebėjo?

Mokiniai: Kūnų panardinimo gylis yra skirtingas. Putų polistirolas plūduriuoja beveik paviršiumi, o medis šiek tiek paniręs į vandenį.

Mokytojas: Ką galima pasakyti apie vandens, aliejaus paviršiuje plūduriuojančio medinio luito panardinimo gylį?

Mokiniai: Aliejuje baras nuskendo giliau nei vandenyje.

Išvada: Taigi kūno panardinimo į skystį gylis priklauso nuo skysčio ir paties kūno tankio.

Parašykime šią išvadą.

Mokytojas: Dabar išsiaiškinkime, ar įmanoma priversti plūduriuoti kūnus, kurie paprastai skęsta vandenyje, pavyzdžiui, bulvę, plastiliną ar foliją. (4 grupė; 5 grupė)

Ką tu stebi?

Mokiniai: Jie skęsta vandenyje. Kad bulvė plūduriuotų, į vandenį įpylėme daugiau druskos.

Mokytojas: Kas nutiko? Kas nutiko?

Mokiniai: Sūrus vanduo padidino tankį ir tapo stipresnis stumti bulvę. Vandens tankis padidėjo, o Archimedo jėga tapo didesnė.

Mokytojas: Teisingai. O užduotį su plastilinu atlikę vaikinai druskos neturėjo. Kaip sekėsi, kad plastilinas plūduriuotų vandenyje?

Mokiniai: Iš plastilino pagaminome valtį. Jis turi didesnį tūrį, todėl plūduriuoja. Iš plastilino galima pasidaryti dėžutę, ji irgi plūduriuoja. Ji taip pat turi daugiau apimties nei plastilino gabalėlis.

Išvestis: Taigi, norint, kad įprastai skęstantys kūnai plūduriuotų, galima keisti skysčio tankį arba panirusios kūno dalies tūrį. Šiuo atveju keičiasi ir kūną veikianti Archimedo jėga. Ar manote, kad yra koks nors ryšys tarp gravitacijos jėgos ir Archimedo jėgos plūduriuojantiems kūnams?

Mokytojas:(6 grupė) Grįžkime prie medžiagų tankio lentelės. Paaiškinkite, kodėl ant vandens susidaro aliejaus plėvelė.

Taigi problema išspręsta, taigi skysčiams, kaip ir kietoms medžiagoms, taikomos kūnų plūduriavimo sąlygos.

Pakalbėkime apie skysčius.

Vienas seklus laivas vienu metu pasikvietė tris nesimaišančius skirtingo tankio skysčius ir pakvietė su visais patogumais įsikurti. Kaip svetingame inde buvo išsidėstę skysčiai, jei buvo: variklio alyva, medus ir benzinas.

Nurodykite skysčių tvarką.

Mokiniai:(3 grupė) Į vandenį panardinome du smėlio vamzdelius, vieną lengvesnį ir sunkesnį, ir abu plūduriavo vandenyje. Mes nustatėme, kad Archimedo jėga abiem atvejais yra maždaug lygi gravitacijos jėgai.

Mokytojas:Šauniai padirbėta. Taigi, jei kūnas plūduriuoja, tada F A \u003d F sunkus. (Rašyti ant lentos). O jei kūnas skęsta skystyje?

Mokiniai: Tada gravitacijos jėga yra didesnė už Archimedo jėgą.

Mokytojas: O jei kūnas plūduriuoja?

Mokiniai: Taigi Archimedo jėga yra didesnė už gravitacijos jėgą.

Mokytojas: Taigi, gavome plūduriuojančių kūnų būklę. Bet tai nesusiję nei su kūno tankiu, nei su paties skysčio tankiu. (Šią priklausomybę svarstė I grupės vaikinai). Tai reiškia, kad kūnų sąlygos gali būti formuluojamos dviem būdais: lyginant Archimedo jėgą ir gravitacijos jėgą arba lyginant skysčio ir jame esančios medžiagos tankius. Kur inžinerijoje į šias sąlygas atsižvelgiama?

Mokiniai: Statant laivus. Jie gamino medinius laivus ir valtis. Medienos tankis mažesnis už vandens tankį, o laivai plūduriavo vandenyje.

Mokytojas: Metaliniai laivai taip pat plūduriuoja, tačiau plieno gabalai skęsta vandenyje.

Mokiniai: Su jais elgiamasi taip, kaip mes su plastilinu: padidina tūrį, padidėja Archimedo jėga ir jie plūduriuoja. Jie taip pat gamina pontonus ir povandeninius laivus.

Mokytojas: Taigi laivų statyboje naudojamas faktas, kad keičiant tūrį galima suteikti plūdrumo beveik bet kuriam kūnui. Ar galima kaip nors atsižvelgti į ryšį tarp kūnų plūduriavimo sąlygų ir skysčio tankio kitimo?

Mokiniai: Taip, judant iš jūros į upę, keičiasi laivų grimzlės gylis.

Mokytojas: Pateikite kūnų plūduriavimo sąlygų panaudojimo inžinerijoje pavyzdžių.

Mokiniai: Pontonai naudojami upių kirtimui. Povandeniniai laivai plūduriuoja jūrose ir vandenynuose. Nardymui dalis jų bako pripildoma vandens, o paviršiniam nardymui vanduo išpumpuojamas.

(Rodau šiuolaikinių laivų brėžinius.)

Mokytojas: Atidžiai pažiūrėkite į branduolinį ledlaužį. Mūsų šalyje veikia keli tokie ledlaužiai. Jie yra galingiausi pasaulyje ir gali plaukti neįplaukdami į uostus ilgiau nei metus. Bet apie tai daugiau pakalbėsime kitoje pamokoje.

Lentos išdėstymas: Namų darbas § 48.

Pamokos tema: Plaukiojimo sąlygos tel.

Pamokos santrauka:

Su vaikinais darome išvadą apie tyrimą. Dar kartą apibendriname plūduriuojančių kūnų sąlygas, naudodamiesi lentoje pateikta lentele.

Atspindys:

• Man patiko šios dienos pamoka...
• Aš noriu …
• Aš sužinojau …
• Šiandien esu savimi...