Sadržaj
"Oasis of the Sea" najveći je brod za krstarenje s masom od 100 000 tona, a ipak pluta. Dizajneri brodova koriste Arhimedov princip koji kaže da kako bi jedrilica mogla plutati, mora istisnuti jednak volumen vode više od vlastite težine. Ovaj složen koncept studentima je pristupačniji korištenjem zanimljivih demonstracija i eksperimenata poput onih opisanih u nastavku.
Kako je sve počelo
U staroj Grčkoj kralj Hiero II je naredio krunu koju će izraditi lokalni zlatar. Sumnjao je da je to čisto zlato, pa je filozofu-znanstveniku Arhimedu dao zadatak da to otkrije. Arhimed je ušao u toplu kupku i opazio kako se voda slijeva po boku dok je tone u kadu i shvatio da je pomiješana voda jednaka volumenu njegovog tijela. "Eureka!", Uzviknuo je kad je utvrdio da se ovom tehnikom pomaka može izračunati volumen i gustoća krune. Njegov test pokazao je da je gustoća kruna manja od zlata, tako da kruna nije čisto zlato.
Lopta Versus Hull
Na pitanje zašto aluminijski cilindar tone, student može pogrešno odgovoriti: "Jer teži više." Dajte studentima dva komada aluminijske folije veličine 5 inča i 5 inča. Pronađite masu oboje. Zamolite studente da jedan kvadrat folije stave u tijesnu kuglu, bace u vodu i gledaju kako tone. Eksperimentirajte s drugim kvadratom dok ne pronađete način kako aluminijski plutati. Kad je aluminij u obliku broda, on će plutati jer se volumen uvelike povećao dok je masa ostala ista. Trup broda ispunjen je zrakom, povećavajući volumen bez dodavanja značajne težine. Čamac će plutati ako je masa broda manja od vode u koju se izbacuje. S šupljim trupom brod će istisnuti više vode nego lopta.
Lebdeći helijski balon
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesSnaga gravitacije ovisi o masi predmeta koji će ga povući kroz fluid. Kako objekt počinje potonuti, plutajuća sila djeluje na to da objekt gurne prema gore. Ako je gravitaciona sila veća od plutajuće sile, objekt će potonuti. Helijski baloni lebde u zraku jer je masa zraka u koju istiskuju veća od mase helija i balona. Privežite vrpcu na balon helija i on će plutati jer je sila uzgona veća od gravitacijske sile. Povećajte silu gravitacije povećanjem težine. Privežite perece na vrpcu, povećavajući težinu dok balon ne potone. Sada grizite male komadiće pereca dok se balon polako ne počne dizati. Ako balon možete „lebdjeti“, gravitaciona sila jednaka je uzgonskoj sili.
Plutajuće grožđe
Pomoću Arhimedovog principa, studenti mogu utvrditi hoće li objekt potonuti ili plutati u različitim tekućinama. Pripremite bistru čašu s toplom vodom. Dodajte grožđe i ono će potonuti. U čašu dodajte sol i grožđe počne plivati. Sjetite se principa Arhimeda: Ako predmet teži više od vlastitog volumena u tekućini, on će potonuti. Dodavanje soli u vodu povećava masu po jedinici volumena dok ne bude jednaka ili gušća od grožđa. U ovo će vrijeme grožđe plutati.