Sisältö
”Oasis of the Seas” on maailman suurin risteilyalus, jonka massa on 100 000 tonnia, mutta se kelluu. Laivasuunnittelijat käyttävät Archimedes-periaatetta, jonka mukaan veneen kelluvaksi sen on syrjäyttävä sama määrä vettä kuin oma paino. Tämä monimutkainen käsite tehdään opiskelijoiden saataville käyttämällä mielenkiintoisia demonstraatioita ja kokeita, kuten alla kuvatut.
Miten kaikki alkoi
Muinaisessa Kreikassa kuningas Hiero II tilasi kruunun paikallisen kultasepän valmistamaan. Hän epäili, että se oli puhdasta kultaa, joten hän antoi filosofille-tiedemiehelle Archimedesille tehtävän selvittää. Archimedes astui lämpimään kylpyyn ja näki vettä vuotoa sivun yli, kun hän upposi kylpyammeeseen ja huomasi, että syrjäytetty vesi oli yhtä suuri kuin hänen ruumiinsa tilavuus. ”Eureka!” Hän huudahti, kun päätti voivansa käyttää tätä siirtotekniikkaa laskea kruunun tilavuus ja tiheys. Hänen testi osoitti kruunujen tiheyden olevan vähemmän kuin kulta, joten kruunu ei ollut puhdasta kultaa.
Pallo Versus Hull
Kysyttäessäsi, miksi alumiinisylinteri uppoaa, opiskelija voi vastata väärin: ”Koska se painaa enemmän.” Anna opiskelijoille kaksi kappaletta 5 tuuman 5 tuuman alumiinifolioa. Etsi molempien massa. Pyydä oppilaita murskaamaan yksi neliön kalvo tiukkaksi palloksi, pudottamaan se veteen ja katsomaan sen uppoavan. Kokeile toista neliötä, kunnes löydät tavan saada alumiini kellua. Kun alumiini on veneen muotoinen, se kelluu, koska tilavuus on lisääntynyt huomattavasti samalla kun massa on pysynyt samana. Veneen runko on täynnä ilmaa, mikä lisää tilavuutta lisäämättä merkittävää painoa. Vene kelluu, jos veneen massa on pienempi kuin vesi, jonka se syrjäyttää. Ontto runko, vene syrjäyttää enemmän vettä kuin pallo.
Leijuva heeliumpallo
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesPainovoima riippuu esineen massasta vetääksesi sen alas nesteen läpi. Kun esine alkaa uppoaa, kelluva voima vaikuttaa esineen nostamiseen. Jos painovoima on suurempi kuin kelluva voima, esine uppoaa. Heliumpallot leijuvat ilmassa, koska niiden siirrettävän ilman massa on suurempi kuin heliumin ja ilmapallojen massa. Sido nauha heeliumpalloon ja se kelluu, koska kelluva voima on suurempi kuin painovoima. Lisää painovoimaa lisäämällä painoa. Sido pretselit nauhaan, lisäämällä painoa, kunnes pallo uppoaa. Niputa nyt pieniä kappaleita esirunkoa, kunnes ilmapallo alkaa hitaasti nousta. Jos saat ilmapallo “leijuu”, painovoima on yhtä suuri kuin kelluva voima.
Kelluva rypäle
Archimedesin päämääriä käyttämällä opiskelijat voivat selvittää, upottaako esine vai kelluuko eri nesteissä. Valmista läpinäkyvä lasi lämpimällä vedellä. Lisää rypäle ja se uppoaa. Lisää suolaa lasiin ja rypäle alkaa kellua. Muista Archimedesin päähenkilö: Jos esine painoi enemmän kuin oma tilavuus nesteessä, se uppoaa. Suolan lisääminen veteen lisää massaa tilavuusyksikköä kohti, kunnes se on yhtä suuri tai tiheämpi kuin rypäle. Tässä vaiheessa rypäle kelluu.