Știm că orice corp dintr-un fluid este supus a două forțe direcționate în direcții opuse: forța gravitațională și forța arhimediană. Forța gravitației este egală cu greutatea corpului și este îndreptată în jos, în timp ce forța arhimediană depinde de densitatea lichidului și este îndreptată în sus. Cum explică fizica plutirea corpurilor, și care sunt condițiile pentru corpurile plutitoare la suprafață și în coloana de apă?
Corpuri în stare de plutire
Conform legii lui Arhimede, condiția de plutire a corpurilor este următoarea: dacă forța gravitației este egală cu forța arhimediană, atunci corpul poate fi în echilibru oriunde în lichid, adică să plutească în grosimea sa. Dacă gravitația este mai mică decât forța arhimediană, atunci corpul se va ridica din lichid, adică va pluti. În cazul în care greutatea corpului este mai mare decât forța arhimediană care îl împinge afară, corpul se va scufunda în fund, adică se va scufunda. Forța de plutire depinde de densitatea lichidului. Dar dacă corpul va pluti sau se va scufunda depinde de densitatea corpului, deoarece densitatea acestuia îi va crește greutatea. Dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea apei, atunci corpul se va scufunda. Cum să fii într-un astfel de caz?
Densitatea unui copac uscat din cauza cavităților umplute cu aer este mai mică decât densitatea apei, iar copacul poate pluti la suprafață. Dar fierul și multe alte substanțe sunt mult mai dense decât apa. Cum este posibil să construiești nave din metal și să transporti diverse mărfuri pe apă în acest caz? Și pentru acest om a venit cu un mic truc. Coca unei nave care este scufundată în apă este făcută voluminoasă, iar în interiorul acestei nave există cavități mari umplute cu aer, care reduc foarte mult densitatea totală a navei. Volumul de apă deplasat de navă este astfel mult crescut, crescându-i forța de împingere, iar densitatea totală a navei se face mai mică decât densitatea apei, astfel încât nava să poată pluti la suprafață. Prin urmare, fiecare navă are o anumită limită a masei de încărcătură pe care o poate lua. Aceasta se numește deplasarea navei.
Distinge deplasare goală este masa navei însăși și deplasare totală- aceasta este deplasarea goală plus masa totală a echipajului, toate echipamentele, proviziile, combustibilul și încărcătura, pe care această navă le poate lua în mod normal fără riscul de a se îneca pe vreme relativ calmă.
Densitatea corpului în organismele care locuiesc în mediul acvatic este apropiată de densitatea apei. Datorită acestui fapt, ei pot fi în coloana de apă și pot înota datorită dispozitivelor oferite de natură - aripioare, aripioare etc. Joacă un rol important în mișcarea peștilor. corp special- vezica înotătoare. Peștele poate modifica volumul acestei bule și cantitatea de aer din ea, datorită cărora densitatea sa totală se poate modifica, iar peștele poate înota la diferite adâncimi fără a suferi inconveniente.
Densitate corpul uman ceva mai dens decât apa. Cu toate acestea, o persoană, atunci când are o anumită cantitate de aer în plămâni, poate pluti calm și la suprafața apei. Dacă, de dragul experimentului, în timp ce vă aflați în apă, expirați tot aerul din plămâni, veți începe încet să vă scufundați în fund. Prin urmare, amintiți-vă întotdeauna că înotul nu este înfricoșător, este periculos să înghiți apă și să o lași în plămâni, care este cea mai frecventă cauză a tragediilor pe apă.
Forța de rupere a presiunii lichidului este contracarată de forța de rezistență a materialului de perete M:
М=2σ р δ L,
unde σr este tensiunea de rupere a materialului, δ este grosimea peretelui, L este lungimea conductei, 2 este forța de rezistență care acționează pe ambele părți.
Cu condiția ca sistemul să fie în echilibru, echivalăm forțele de presiune ale lichidului, iar rezistența materialului peretelui P x = M obținem:
P Ld=2σ р δ L
P δ=2σр δ, prin urmare
P=2σ р δ/ d.
Orez. 3.15. Presiunea fluidului este activată pereții interiori conducte
3.8. Legea lui Arhimede și condițiile pentru corpurile plutitoare
Un corp scufundat complet sau parțial într-un lichid suferă o presiune totală din partea lichidului îndreptată în sus și egală cu greutatea lichidului în volumul părții imersate a corpului:
P = ρgWt. |
Cu alte cuvinte, asupra unui corp scufundat într-un lichid acţionează o forţă de plutire egală cu greutatea lichidului în volumul acestui corp. O astfel de forță se numește forța arhimediană și definiția sa este legea lui Arhimede.
Orez. 3.17. Centrul de greutate C și centrul de deplasare d al navei
Pentru un corp omogen care plutește la suprafață, relația este adevărată:
Wzh /Wt = ρm / ρ, |
unde W t este volumul corpului plutitor; ρm este densitatea corpului. Raportul dintre densitatea unui corp plutitor și lichid este invers proporțional cu raportul dintre volumul corpului și volumul lichidului deplasat de acesta.
În teoria corpurilor plutitoare se folosesc două concepte: flotabilitate și stabilitate.
Flotabilitatea este capacitatea unui corp de a pluti într-o stare semi-scufundată.
Stabilitate - capacitatea unui corp plutitor de a-și restabili echilibrul perturbat după îndepărtarea forțelor externe (de exemplu, vântul sau o viraj bruscă) care provoacă o rostogolire.
Greutatea lichidului, vasul luat în volumul părții scufundate a vasului se numește deplasare, iar punctul de aplicare a presiunii rezultate (adică centrul de presiune) -
centru de deplasare.
Teoria plutirii corpurilor se bazează pe legea lui Arhimede. Centrul de deplasare nu coincide întotdeauna cu centrul de greutate al corpului C. Dacă este mai mare decât centrul de greutate, atunci nava nu se răstoarnă. În poziția normală a navei, centrul de greutate C și centrul de deplasare d se află pe aceeași linie verticală O „-O”, reprezentând axa de simetrie a navei și numită axa de navigație (Fig. 3.17) .
Fie că, sub influența forțelor externe, vasul s-a înclinat la un anumit unghi α, o parte din vas KLM a părăsit lichidul, iar partea K "L" M", dimpotrivă, s-a scufundat în el. În acest caz, obținem o nouă poziție a centrului de deplasare - d" . Aplicăm o forță de ridicare P punctului d „și continuăm linia de acțiune până când se intersectează cu axa de simetrie O”-O”. Punctul rezultat m se numește metacentru, iar segmentul mC \u003d h
numit înălțimea metacentrică. Vom lua în considerare h
pozitiv dacă punctul m se află deasupra punctului C și negativ în caz contrar.
Acum să luăm în considerare condițiile de echilibru ale navei: dacă h > 0, atunci nava revine la poziția inițială; dacă h = 0, atunci acesta este cazul
Înotul este capacitatea unui corp de a rămâne pe suprafața unui lichid sau la un anumit nivel în interiorul unui lichid.
Știm că orice corp dintr-un fluid este supus a două forțe direcționate în direcții opuse: forța gravitațională și forța arhimediană.
Forța gravitației este egală cu greutatea corpului și este îndreptată în jos, în timp ce forța arhimediană depinde de densitatea lichidului și este îndreptată în sus. Cum explică fizica plutirea corpurilor și care sunt condițiile pentru care corpurile plutitoare la suprafață și în coloana de apă?
Forța arhimediană este exprimată prin formula:
Fvyt \u003d g * m bine \u003d g * ρ bine * V bine \u003d P bine,
unde m w este masa lichidului,
iar P W este greutatea fluidului deplasat de corp.
Și întrucât masa noastră este egală cu: m W = ρ W * VW, atunci din formula forței arhimediene vedem că aceasta nu depinde de densitatea corpului scufundat, ci doar de volumul și densitatea fluidului deplasat. de corp.
Forța arhimediană este o mărime vectorială. Motivul existenței forței de flotabilitate este diferența de presiune pe partea superioară și partea inferioară corp.Presiunea prezentată în figură este P 2 > P 1 datorită adâncimii mai mari. Pentru apariția forței lui Arhimede, este suficient ca corpul să fie scufundat într-un lichid, cel puțin parțial.
Deci, dacă un corp plutește pe suprafața unui lichid, atunci forța de plutire care acționează asupra părții acestui corp scufundată în lichid este egală cu gravitația întregului corp. (Fa = P)
Dacă gravitația este mai mică decât forța arhimediană (Fa > P), atunci corpul se va ridica din lichid, adică va pluti.
În cazul în care greutatea corpului este mai mare decât forța arhimediană care îl împinge afară (Fa
Din raportul obținut se pot trage concluzii importante:
Forța de plutire depinde de densitatea lichidului. Dacă un corp se va scufunda sau pluti într-un lichid, depinde de densitatea corpului.
Un corp plutește complet scufundat într-un lichid dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului
Corpul plutește, ieșind parțial deasupra suprafeței lichidului, dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului
- dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului, înotul este imposibil.
Bărcile pescarilor sunt făcute din lemn uscat, a cărui densitate este mai mică decât cea a apei.
De ce plutesc navele?
Coca unei nave care este scufundată în apă este făcută voluminoasă, iar în interiorul acestei nave există cavități mari umplute cu aer, care reduc foarte mult densitatea totală a navei. Volumul de apă deplasat de navă este astfel mult crescut, crescându-i forța de împingere, iar densitatea totală a navei se face mai mică decât densitatea apei, astfel încât nava să poată pluti la suprafață. Prin urmare, fiecare navă are o anumită limită a masei de încărcătură pe care o poate lua. Aceasta se numește deplasarea navei.
La prepararea unei soluții de sare de o anumită densitate, gospodinele scufundă în ea un ou crud: dacă densitatea soluției este insuficientă, oul se scufundă, dacă este suficient, plutește. În mod similar, determinați densitatea siropului de zahăr în timpul conservării. din materialul din acest paragraf veți afla când un corp plutește într-un lichid sau gaz, când plutește și când se scufundă.
Fundamentăm condițiile pentru corpurile plutitoare
Cu siguranță puteți da multe exemple de plutirea corpurilor. Navele și bărcile plutesc Jucării din lemn iar baloanele, peștii, delfinii și alte creaturi înoată. Și ce determină capacitatea corpului de a înota?
Să facem un experiment. Să luăm un vas mic cu apă și mai multe bile din materiale diferite. Vom scufunda alternativ corpurile în apă, apoi le vom lăsa fără viteza initiala. În plus, în funcție de densitatea corpului, sunt posibile diferite opțiuni (a se vedea tabelul).
Opțiunea 1. Scufundare. Corpul începe să se scufunde și în cele din urmă se scufundă pe fundul vasului. Să aflăm de ce se întâmplă asta. Exista doua forte care actioneaza asupra corpului:
Corpul se scufundă, ceea ce înseamnă că forța în jos este mai mare:
un corp se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului.
Opțiunea 2. Înotul în interiorul lichidului. Corpul nu se scufundă și nu plutește, ci rămâne plutind în interiorul lichidului.
Încercați să demonstrați că, în acest caz, densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului:
un corp plutește în interiorul unui lichid sau gaz dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului sau gazului.
Opțiunea 3. Urcare. Corpul începe să plutească și în cele din urmă se oprește la suprafața lichidului, scufundat parțial în lichid.
În timp ce corpul plutește, forța arhimediană este mai mare decât forța gravitației:
Oprirea corpului pe suprafața lichidului înseamnă că forța arhimediană și forța gravitației sunt echilibrate: ^ str = F arch.
un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața lichidului dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau a gazului.
Observăm înotul corpurilor în fauna sălbatică
Corpurile locuitorilor mărilor și râurilor conțin multă apă în compoziția lor, astfel încât densitatea lor medie este apropiată de densitatea apei. Pentru a se deplasa liber în lichid, trebuie să „controleze” densitatea medie a corpului lor. Să dăm exemple.
In peste cu vezica natatoare un astfel de control are loc ca urmare a unei modificări a volumului bulei (Fig. 28.1).
Molusca nautilus (Fig. 28.2), care trăiește în mările tropicale, poate pluti rapid în sus și se scufundă din nou în fund datorită faptului că poate modifica volumul cavităților interne din organism (molusca trăiește într-o coajă răsucită în o spirală).
Păianjenul de apă obișnuit în Europa (Fig. 28.3) poartă cu el o cochilie de aer pe abdomen - ea este cea care îi oferă o rezervă de flotabilitate și îl ajută să revină la suprafață.
Învață să rezolvi problemele
O sarcină. O minge de cupru care cântărește 445 g are o cavitate cu un volum de 450 cm 3 în interior. Va pluti această minge în apă?
Analiza unei probleme fizice. Pentru a răspunde la întrebarea cum se va comporta o minge în apă, trebuie să comparați densitatea mingii (mingii) cu densitatea
în °dy (apă).
Pentru a calcula densitatea unei sfere, trebuie determinate volumul și masa acesteia. Masa de aer din minge este neglijabilă în comparație cu masa de cupru, deci t a bilei = t de cupru. Volumul bilei este volumul carcasei de cupru Y cupru și volumul cavității V - . Volumul carcasei de cupru poate fi determinat prin cunoaștere
masa și densitatea cuprului.
Învățăm despre densitățile cuprului și apei din tabelele densităților (p. 249).
Este indicat sa rezolvati problema in unitatile prezentate.
2. Cunoscând volumul și masa mingii, determinăm densitatea acesteia:
Analiza rezultatului: densitatea mingii este mai mică decât densitatea apei, astfel încât mingea va pluti pe suprafața apei.
Răspuns: Da, mingea va pluti pe suprafața apei.
Rezumând
Corpul se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului (pt > pw) Corpul plutește în interiorul lichidului sau gazului dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului sau gazului. lichid sau gazos (m = pf). Un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața lichidului dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau gazului
întrebări de testare
1. În ce stare se va scufunda corpul într-un lichid sau gaz? Dă exemple. 2. Ce condiție trebuie îndeplinită pentru ca un corp să plutească în interiorul unui lichid sau gaz? Dă exemple. 3. Formulați condiția în care plutește un corp într-un lichid sau gaz. Dă exemple. 4. În ce condiții va pluti corpul pe suprafața lichidului? 5. De ce și cum își schimbă densitatea locuitorii mărilor și râurilor?
Exercițiul numărul 28
1. Va pluti o bară uniformă de plumb în mercur? in apa? in ulei de floarea soarelui?
2. Aranjați bilele prezentate în fig. 1, în ordinea creșterii densității.
3. Va pluti în apă un bar cu o masă de 120 g și un volum de 150 cm 3?
4. Conform fig. 2 Explicați cum un submarin se scufundă și reapare la suprafață.
5. Corpul plutește în kerosen, complet scufundat în el. Determinați masa unui corp dacă volumul acestuia este de 250 cm3.
6. În vas au fost turnate trei lichide, care nu se amestecă - mercur, apă, kerosen (Fig. 3). Apoi trei bile au fost coborâte în vas: oțel, plastic spumă și stejar.
Cum sunt aranjate straturile de lichide într-un vas? Stabiliți care minge este care. Explicați răspunsurile.
7. Determinați volumul părții mașinii amfibie scufundată în apă dacă mașina este afectată de forța arhimediană de 140 kN. Care este masa vehiculului amfibiu?
8. Alcătuiți o problemă inversă problemei luate în considerare la § 28 și rezolvați-o.
9. Stabiliți o corespondență între densitatea unui corp care plutește în apă și partea acestui corp deasupra suprafeței apei.
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 dispozitiv pentru măsurarea densității lichidelor se numește hidrometru. Folosind surse suplimentare de informații, aflați despre structura hidrometrului și principiul funcționării acestuia. Scrieți instrucțiuni despre cum să utilizați hidrometrul.
11. Completați tabelul. Luați în considerare că în fiecare caz corpul este complet scufundat în lichid.
Sarcina experimentală
„Scafandru cartusian”. Realizați o jucărie de fizică inspirată de savantul francez René Descartes. Turnați apă într-un borcan de plastic cu un capac etanș și puneți un pahar mic (sau un flacon mic de medicament) parțial umplut cu apă cu susul în jos (vezi imaginea). În pahar trebuie să existe suficientă apă, astfel încât paharul să iasă ușor deasupra suprafeței apei din borcan. Închide borcanul ermetic și strânge-l pereții laterali. Urmați comportamentul paharului. Explicați funcționarea acestui dispozitiv.
LAB #10
Subiect. Stabilirea conditiilor de navigatie tel.
Scop: a determina experimental în ce condiție: corpul plutește pe suprafața lichidului; corpul plutește în interiorul lichidului; corpul se scufundă în lichid.
Echipament: o eprubetă (sau o sticlă mică de medicament) cu dop; fir (sau sarma) 20-25 cm lungime; recipient cu nisip uscat; cilindru de măsurare umplut pe jumătate cu apă; cântare cu greutăți; șervețele de hârtie.
instructiuni de lucru
Pregătirea pentru experiment
1. Înainte de a începe lucrul, asigurați-vă că cunoașteți răspunsurile la următoarele întrebări.
1) Ce forțe acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid?
2) Care este formula pentru a afla forța gravitațională?
3) Care este formula pentru a afla forța arhimediană?
4) Prin ce formulă se află densitatea medie a unui corp?
2. Determinați intervalul de scară al cilindrului de măsurare.
3. Atașați eprubeta de filet astfel încât, ținând firul, să puteți scufunda eprubeta în cilindrul de măsurare și apoi să o scoateți.
4. Amintiți-vă regulile de lucru cu cântare și pregătiți cântarul pentru lucru. Experiment
Urmați cu strictețe instrucțiunile de siguranță (vezi flyleaf). Înregistrați imediat rezultatele măsurătorilor în tabel.
Experimentul 1. Determinarea stării în care corpul se scufundă într-un lichid.
1) Măsurați volumul de apă V 1 din cilindrul de măsurare.
2) Umpleți eprubeta cu nisip. Închideți dopul.
3) Coborâți tubul în cilindrul de măsurare. Ca rezultat, eprubeta ar trebui să fie în partea de jos a cilindrului.
4) Măsurați volumul V 2 de apă și eprubete; determinați volumul eprubetei:
5) Scoateți eprubeta, ștergeți-o cu un șervețel.
6) Puneți eprubeta pe balanță și măsurați-i masa cu cel mai apropiat 0,5 g. Experimentul 2. Determinarea stării în care corpul plutește în interiorul lichidului.
1) Când turnați nisip din eprubetă, asigurați-vă că eprubeta plutește liber în interiorul lichidului.
Experiența 3. Determinarea stării în care corpul iese și plutește pe suprafața lichidului.
1) Mai turnați nisip din eprubetă. Asigură-te după imersiune totalăîntr-un lichid, eprubeta plutește la suprafața lichidului.
2) Repetați pașii descriși în paragrafele 5-6 din experimentul 1.
Prelucrarea rezultatelor experimentului
1. Pentru fiecare experiență:
1) realizați un desen schematic care să arate forțele care acționează asupra eprubetei;
2) Calculați densitatea medie a eprubetei cu nisip.
2. Introduceți rezultatele calculelor în tabel; termina de completat.
Analiza experimentului și a rezultatelor acestuia
După analizarea rezultatelor, trageți o concluzie în care să indicați condiția în care: 1) corpul se scufundă într-un lichid; 2) corpul plutește în interiorul lichidului; 3) corpul plutește pe suprafața lichidului.
Sarcina creativă
Sugerați două moduri de a determina densitatea medie a unui ou. Scrieți planul pentru fiecare experiment.
Acesta este material de manual.
Tip de lecție: studiu
Tehnologii folosite: Tradițional, de grup, inovator.
Scopul lecției: Aflați condițiile corpurilor plutitoare în funcție de densitatea lichidului și a corpului, asimilați-le la nivel de înțelegere și aplicare, folosind logica cunoașterii științifice.
Sarcini:
- stabiliți teoretic și experimental relația dintre densitatea corpului și lichid, necesară asigurării condițiilor de plutire a corpurilor;
- continuă să formeze capacitatea elevilor de a efectua experimente și de a trage concluzii din acestea;
- dezvoltarea deprinderilor de observare, analiza, comparare, generalizare;
- stimularea interesului pentru subiect;
- educaţia culturii în organizarea muncii educaţionale.
Rezultate asteptate:
Știi: Conditii de navigatie tel.
A fi capabil să: Aflați experimental condițiile pentru corpurile plutitoare.
Echipament: Multimedia, ecran, carduri de sarcini individuale, tabel de densitate, materiale de testare.
În timpul orelor
Activarea cunoștințelor:
Profesor:
– În lecțiile anterioare, am luat în considerare efectul lichidului și gazului asupra unui corp scufundat în ele, am studiat legea lui Arhimede, condițiile pentru corpurile plutitoare. Vom învăța subiectul lecției de astăzi prin rezolvarea unui puzzle de cuvinte încrucișate.
Pe orizontală: 1. Unitate de diviziune. 2. Unitate de masă. 3. Unitate de masă multiplă. 4. Unitatea de suprafață. 5. Unitatea de timp. 6. Unitatea de forță. 7. Unitatea de volum. 8. Unitate de lungime.
Raspunsuri: 1. Pascal. 2. Kilogram. 3. Ton. 4. metru pătrat. 5. Ora. 6. Newton. 7. Litru. 8. Contor.
(Tema lecției este scrisă într-un caiet)
Profesor: Dar acum, înainte de a trece la rezolvarea problemelor experimentale, vom răspunde la câteva întrebări. Ce forță se generează atunci când un corp este scufundat într-un lichid?
Elevi: puterea arhimediană.
Profesor: Unde este îndreptată această forță?
Elevi: Este îndreptată vertical în sus.
Profesor: De ce depinde forța arhimediană?
Elevi: Forța arhimediană depinde de volumul corpului și de densitatea lichidului.
Profesor:Și dacă corpul nu este complet scufundat într-un lichid, atunci cum se determină forța arhimediană?
Elevi: Apoi, pentru a calcula forța arhimediană, este necesar să folosiți formula F A = ρ x gV, unde V este volumul acelei părți a corpului care este scufundată în lichid.
Profesor: Cum se poate determina experimental forța arhimediană?
Elevi: Puteți cântări lichidul deplasat de corp, iar greutatea acestuia va fi egală cu forța arhimediană. Puteți găsi diferența în citirile dinamometrului atunci când cântăriți un corp în aer și într-un lichid, această diferență este, de asemenea, egală cu forța arhimediană. Puteți determina volumul corpului folosind o riglă sau un pahar. Cunoscând densitatea lichidului, volumul corpului, puteți calcula forța arhimediană.
Profesor: Deci, știm că orice corp scufundat într-un lichid este afectat de forța arhimediană. Și, de asemenea, ce forță acționează asupra oricărui corp scufundat într-un lichid?
Elevi: Forța gravitației.
Profesor: Puteți da exemple de corpuri care plutesc la suprafața apei? Ce corpuri se scufundă în apă? Cum altfel se poate comporta un corp în apă? Ce sunt aceste corpuri? Încercați să ghiciți despre ce corp plutitor vorbim acum.
Azi peste mare
Caldura mare;
Și plutește în mare
Munte de gheață.
Plutitoare și probabil
Consideră:
Nici ea nu se va topi la căldură.
Elevi: Aisberg.
Profesor: S-ar schimba ceva dacă am schimba instantaneu apa din ocean în kerosen?
(Elevii devin confuzi)
Nu poți răspunde cu exactitate la această întrebare. Dar ai deja idei, ipoteze. Să rezolvăm împreună problema astăzi în lecție: Aflați: Care sunt condițiile pentru corpurile plutitoare într-un lichid.
Rezolvarea problemelor de cercetare:
Scrieți subiectul lecției în caiet – „Condiții pentru corpurile plutitoare”.
Profesor: Băieți, știți care om de știință a studiat înotul corpurilor?
Elevi: Arhimede.
Profesor: Să încercăm să verificăm experimental toate informațiile despre condițiile de plutire a corpurilor făcând cercetări. Am făcut deja acest lucru când am studiat forța de frecare. Fiecare grupă își va primi propria sarcină. După finalizarea sarcinilor, vom discuta rezultatele obținute și vom afla condițiile de plutire a corpurilor.
Înregistrați toate rezultatele într-un caiet. Ridicați mâna dacă aveți întrebări.
(Copiii primesc carduri cu sarcini și echipamente pentru implementarea lor – 7 opțiuni. Opțiunile de sarcină nu sunt aceleași în ceea ce privește dificultatea: primele sunt cele mai simple, 6 și 7 sunt mai dificile. Ele sunt date în funcție de nivelul de pregătire.)
Sarcini:
Sarcina pentru grupa 1:
- Observați care dintre corpurile propuse se scufundă și care plutesc în apă.
- Găsiți densitatea substanțelor corespunzătoare din tabelul manual și comparați cu densitatea apei.
- Prezentați rezultatele sub forma unui tabel.
Echipament: un vas cu apă și un set de corpuri: un cui de oțel, o rolă de porțelan, bucăți de plumb, un bloc de pin.
Echipament: un vas cu apă și un set de corpuri: bucăți de aluminiu, sticlă organică, plastic spumă, plută, parafină.
Sarcina pentru grupa 2:
- Comparați adâncimea de scufundare în apă a cuburilor de lemn și spumă de aceeași dimensiune.
- Aflați dacă adâncimea de scufundare a unui cub de lemn în lichide de diferite densități diferă. Arată rezultatul experimentului în figură.
Echipament: două vase (cu apă și ulei), cuburi de lemn și spumă.
Sarcina pentru grupa 3:
- Comparați forța arhimediană care acționează asupra fiecărui tub cu forța gravitațională asupra fiecărui tub.
- Trageți concluzii pe baza rezultatelor experimentelor.
Echipament: un pahar, un dinamometru, două eprubete cu nisip (eprubete cu nisip trebuie să plutească în apă, scufundate la diferite adâncimi).
Sarcina pentru grupa 4:
- „Poți „face” un cartof să plutească în apă? Faceți cartofii să plutească în apă.
- Explicați rezultatele experimentului. Aranjați-le sub formă de desene.
Echipament: un vas cu apă, o eprubetă cu sare de masă, o lingură, un cartof de mărime medie.
Grupul de sarcini 5:
- Aduceți bucata de plastilină să plutească în apă.
- Puneți bucata de folie să plutească în apă.
- Explicați rezultatele experimentului.
Echipament: un vas cu apă; o bucată de plastilină și o bucată de folie.
Profesor: Am vorbit despre starea solidelor plutitoare într-un lichid. Poate un lichid să plutească peste altul?
Grupul de activitate 6: Observarea unei pete de petrol care se ridică din cauza flotabilității apei.
Obiectiv: A observa ascensiunea uleiului scufundat în apă, a descoperi prin experiment efectul de plutire al apei, a indica direcția forței de plutire.
Echipament: vase cu ulei, apă, pipetă.
Secvența experimentului:
- Luați câteva picături de ulei cu o pipetă.
- Coborâți pipeta la o adâncime de 3-4 cm într-un pahar cu apă.
- Eliberați uleiul și observați formarea unei pete de ulei pe suprafața apei.
- Faceți o concluzie bazată pe experiența dvs.
După experiment, rezultatele muncii sunt discutate, rezultatele sunt rezumate.
În timp ce elevii îndeplinesc sarcinile, le observ munca, le ofer asistența necesară.
Profesor: Terminăm treaba, mutăm aparatele pe marginea mesei. Să trecem la discutarea rezultatelor. Mai întâi, să aflăm ce corpuri plutesc într-un lichid și care se scufundă. (Grupa 1)
Elevi: Unul dintre ele numește acele corpuri care se scufundă în apă, celălalt - corpuri care plutesc, al treilea compară densitățile corpurilor fiecărui grup cu densitatea apei. După aceea, toți trag o concluzie împreună.
Concluzii:
- Dacă densitatea substanței din care este făcut corpul este mai mare decât densitatea lichidului, atunci corpul se scufundă.
- Dacă densitatea substanței este mai mică decât densitatea lichidului, atunci corpul plutește.
(Concluziile sunt scrise în caiete.)
Profesor: Ce se va întâmpla cu corpul dacă densitățile lichidului și ale substanței sunt egale?
Elevi: da un raspuns.
Să vedem cum se comportă corpurile care plutesc pe suprafața lichidului. Baieti grupa 2 considerat modul în care corpurile din lemn și spumă se comportă în același lichid. Ce au observat?
Elevi: Adâncimea de scufundare a corpurilor este diferită. Polistirenul plutește aproape la suprafață, iar copacul este ușor scufundat în apă.
Profesor: Ce se poate spune despre adâncimea de scufundare a unui bloc de lemn care plutește pe suprafața apei, uleiului?
Elevi:În ulei, bara s-a scufundat mai adânc decât în apă.
Concluzie: Astfel, adâncimea de scufundare a unui corp într-un lichid depinde de densitatea lichidului și a corpului în sine.
Să scriem această concluzie.
Profesor: Acum să aflăm dacă este posibil să facem să plutească corpuri care se scufundă în mod normal în apă, cum ar fi un cartof sau plastilină sau folie. (Grupa 4; Grupa 5)
Ce observi?
Elevi: Se îneacă în apă. Pentru ca cartofii să plutească, am adăugat mai multă sare în apă.
Profesor: Ce s-a întâmplat? Ce s-a întâmplat?
Elevi: Apa sarata a crescut densitatea si a devenit mai puternic sa impingi cartoful. Densitatea apei a crescut și forța arhimediană a devenit mai mare.
Profesor: Dreapta. Și băieții care au îndeplinit sarcina cu plastilină nu aveau sare. Cum ai reușit să faci să plutească plastilina în apă?
Elevi: Am făcut o barcă din plastilină. Are un volum mai mare și prin urmare plutește. Puteți face o cutie din plastilină, plutește și ea. Are, de asemenea, mai mult volum decât o bucată de plastilină.
Ieșire: Deci, pentru a face corpurile care se scufundă în mod normal să plutească, puteți modifica densitatea lichidului sau volumul părții scufundate a corpului. În acest caz, se modifică și forța arhimediană care acționează asupra corpului. Crezi că există vreo legătură între forța gravitației și forța arhimediană pentru corpurile plutitoare?
Profesor:(Grupa 6) Să revenim la tabelul de densitate al substanțelor. Explicați de ce se formează o peliculă de ulei pe apă.
Deci problema este rezolvată, deci lichidele, ca și solidele, sunt supuse condițiilor de plutire a corpurilor.
Să vorbim despre lichide.
Un vas de mică adâncime a invitat trei lichide nemiscibile de diferite densități să viziteze deodată și le-a invitat să se așeze cu toate comoditatile. Cum erau amplasate lichidele în vasul ospitalier, dacă erau: ulei de motor, miere și benzină.
Precizați ordinea lichidelor.
Elevi:(Grupa 3) Am scufundat două tuburi de nisip, unul mai ușor și unul mai greu, în apă și ambele au plutit în apă. Am stabilit că forța arhimediană în ambele cazuri este aproximativ egală cu forța gravitației.
Profesor: Bine făcut. Deci, dacă corpul plutește, atunci F A \u003d F greu. (scrie pe tabla). Și dacă corpul se scufundă în lichid?
Elevi: Atunci forța gravitației este mai mare decât forța arhimediană.
Profesor: Dacă corpul plutește?
Elevi: Prin urmare, forța arhimediană este mai mare decât forța gravitației.
Profesor: Deci, avem starea corpurilor plutitoare. Dar nu are legătură cu densitatea corpului sau cu densitatea lichidului în sine. (Această dependență a fost considerată de băieții din primul grup). Aceasta înseamnă că condițiile corpurilor pot fi formulate în două moduri: prin compararea forței arhimediene și a forței gravitaționale, sau prin compararea densităților lichidului și substanței din acesta. Unde în inginerie sunt luate în considerare aceste condiții?
Elevi: Când construiesc nave. Se făceau corăbii și bărci din lemn. Densitatea lemnului este mai mică decât densitatea apei, iar navele pluteau în apă.
Profesor:Și navele metalice plutesc, dar bucăți de oțel se scufundă în apă.
Elevi: Sunt tratați ca noi cu plastilină: măresc volumul, forța arhimediană devine mai mare și plutesc. Ei fac, de asemenea, pontoane și submarine.
Profesor: Deci, în construcțiile navale, se folosește faptul că prin schimbarea volumului este posibil să se confere flotabilitate aproape oricărui corp. Există vreo modalitate de a lua în considerare legătura dintre condițiile de plutire a corpurilor și modificarea densității lichidului?
Elevi: Da, atunci când treceți de la mare la râu, adâncimea de pescaj a navelor se modifică.
Profesor: Dați exemple de utilizare a condițiilor de plutire a corpurilor în inginerie.
Elevi: Pontoanele sunt folosite pentru trecerea râurilor. Submarinele plutesc în mări și oceane. Pentru scufundări, o parte din rezervorul lor este umplută cu apă, iar pentru scufundări la suprafață, apa este pompată.
(Arăt desene ale navelor moderne.)
Profesor: Privește cu atenție spărgătorul de gheață nuclear. În țara noastră funcționează mai multe astfel de spărgătoare de gheață. Sunt cei mai puternici din lume și pot naviga fără să intre în porturi mai mult de un an. Dar despre asta vom vorbi mai multe în lecția următoare.
Aspectul plăcii: Tema pentru acasă § 48.
Tema lecției: Condiții de navigație tel.
Rezumatul lecției:
Tragem o concluzie cu băieții despre cercetare. Încă o dată, rezumăm condițiile pentru corpurile plutitoare folosind tabelul prezentat pe tablă.
Reflecţie:
- Mi-a plăcut lecția de azi...
- Vreau sa …
- Am aflat …
- eu sunt azi...