Лабораторная работа измерение выталкивающей силы 1: Лабораторная работа № 8. Измерение выталкивающей (архимедовой) силы

Лабораторная работа по теме определение выталкивающей силы. Лабораторная работа «определение выталкивающей силы»

Лабораторная работа 7 Определение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело. Цель работы: н а опыте обнаружить выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить величину выталкивающей силы. Приборы и материалы: д инамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объема, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.

Тренировочные задания и вопросы 1. Покажите с помощью векторов силы, действующие на тело в 1-м и 2-м случаях. 2. Где легче удерживать тело: в воздухе или в воде? __________ ___________________________________ Почему? _____________ _______________________________

3. Запишите формулы: Архимедовой силы Веса тела 4. Запишите формулу нахождения архимедовой силы, если известны вес тела в воздухе – Р 1 и в воде — Р 1 ж. F А = _____________ 5. Вес тела в воздухе Р 1 =120Н Вес тела в воде Р 1 ж = 100 Н Архимедова сила F А = ____________ Н

Ход работы 1. Укрепите динамометр на штатив и подвесьте к нему на нити первое тело. Отметьте и запишите в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воздухе – Р 1 2. Подставьте стакан с водой и отпустите муфту с лапкой и динамометром, пока все тело не откажется под водой. Отметьте и запишите в таблицу показание динамометра. Это будет вес тела в воде – Р 1 ж. 3. По полученным данным вычислите выталкивающую силу, действующую на первое тело: F 1 = Р 1 — Р 1 ж = __________ 4. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и снова определите все этого тела в растворе соли – Р 1 ж, Запишите в таблицу и определите выталкивающую силу F 1

5. Подвесьте к динамометру тело другого объема и определите так же,как для первого тела, выталкивающего силу в воде и в насыщенном растворе соли-F 2. Вес тела в воздухе, Н Вес тела в жидкости, Н Выталкивающая сила, Н Р 1 Р 2 Р 1 ж Р 2 ж F 1 F 2 Вода Нсыщ. раствор соли в воде Результат запишите в таблицу. Вывод: ____________________________ _______________________

Лабораторная работа 1

Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело

Цель работы: изучение параметров, от которых зависит сила Архимеда, действующая на погруженное в жидкость тело.

Введение

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (архимедова сила). Согласно закону Архимеда выталкивающая сила

F А направлена вертикально вверх и численно равна весу вытесненной телом жидкости (или газа). Математически закон Архимеда выражается формулой

F А = gV ,

где  — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения; V — объем погруженной в жидкость (или газ) части тела. В состоянии невесомости архимедова сила не действует.

За счет выталкивающей силы вес любого тела, находящегося в жидкости, оказывается меньше, чем в воздухе. Если вес тела в воздухе Р 1 , а в жидкости Р 2 , то значение архимедовой силы, действующей на это тело при его погружении в жидкость, можно найти как разность

Р 1 и Р 2 , т. е.

F А = Р 2 – Р 1 .

Описание эксперимента

В этой работе вам предлагается измерить выталкивающую силу, действующую на погруженное в жидкость тело, а также исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела и от его массы.

Измерение архимедовой силы будет проведено с помощью датчика силы: сначала тело будет взвешено в воздухе и в жидкости, а затем будет вычислена разность полученных значений.

Оборудование и материалы

	Наименование	Количество оборудования на одну бригаду

	ПО LabQuest App
	Датчик силы
	Штатив универсальный с муфтой и лапкой
	Мерный цилиндр (мензурка)
	Набор тел разной массы и одинакового объема (с крючками, 20–30 см 3)
	Бечевка длиной 20 см

Задачи

1. Измерить вес тел в воздухе и в воде.

2. Определить выталкивающую силу, действующую на погруженные в воду тела.

3. Исследовать зависимость выталкивающей силы от объема тела.

4. Исследовать зависимость выталкивающей силы от объема погруженной части тела.

5. Исследовать зависимость выталкивающей силы от массы тела.

6. Проанализировать полученные данные.

7. Сделать выводы.

Выполнение эксперимента

1. Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности проведения практических работ в кабинете физики.

2. Перед началом работы вам необходимо проверить подключение и работу датчика силы. Подключите датчик к УИОД. Выберите в меню Файл пункт Новый . Датчик должен определиться автоматически, тогда на экране устройства вы увидите изображение, показанное на рисунке 1.

3. Для проведения эксперимента вы должны изменить Частоту замеров датчика на 1 Гц и Время эксперимента на 10 с.

I часть: проверка зависимости выталкивающей силы от объема тела

1. Подвесьте тело к датчику силы. Далееопределите вес тела в воздухе и занесите результаты взвешивания и среднее значение веса в таблицу. Измерения значения веса проведите несколько раз (3-5).

2. Затем подставьте под тело мензурку с водой и погрузите все тело в воду, как показано на рисунке 2. При этом вы должны следить за показаниями датчика силы. Вес тела в воде также необходимо определить 3-5 раз. Таким образом, вы определите вес тела в воде и занесете результаты взвешивания и среднее значение веса в таблицу.

3. Затем вычислите и занесите в таблицу значение выталкивающей силы, действующей на тело. Для подсчета используйте средние значения веса тела в воздухе и в воде.

4. Выполните пп. 1-3 с телом другого объема.

Результаты многократного взвешивания этого тела вы также должны занести в таблицу отчета.

II часть: проверка зависимости выталкивающей силы от объема погруженной части тела

1. Подвесьте к датчику силы металлический цилиндр из набора тел разной массы и одинакового объема.

2. Взвесьте цилиндр в воздухе и занесите значение в таблицу. В этой части работы в силу ограниченности времени занятия рекомендуем проведение однократных измерений веса.

3. Далее вы должны нанести линии, отмечающие условно деление цилиндра на четыре равных части. Эти линии удобно нанести на боковую поверхность цилиндра цветным карандашом контрастного цвета. Рекомендуем сначала отмерить половину высоты цилиндра и провести линию, затем каждую половину разделить пополам еще раз. Таким образом, цилиндр будет иметь на своем боку четко нанесенные линии, условно делящие его на четыре части.

4. Затем вы должны погрузить в жидкость сначала ¼, затем ½, ¾ части объема цилиндра, потом погрузить его целиком и произвести взвешивание в каждом случае. Для каждого значения объема погруженной в воду части цилиндра вы должны определить вес тела в воде и занести это значение в таблицу.

5. Вычислите и занесите в таблицу значения выталкивающей силы, действующей на тело в каждом случае.

III часть: проверка зависимости выталкивающей силы от массы тела

1. Определите вес в воздухе и в воде для двух цилиндров из набора тел разной массы и одинакового объема при полном погружении их в воду и занесите полученные данные в таблицу. Измерения проведите несколько раз (3-5).

2. Вычислите и занесите в таблицу значения выталкивающих сил, действующих на цилиндры. Проанализируйте полученные данные и ответьте на контрольные вопросы.

3. Сделайте развернутый вывод после выполнения лабораторной работы. Напоминаем, что вывод нужно сделать, опираясь на цели работы, и задачи поставленные в ней.

Обработка результатов эксперимента

I.Заполните таблицу для первой части работы.

Таблица 1. Результаты измерений веса тел различного объема при взвешивании в воздухе и в воде

Предмет опыта	Р 1 , Н Вес тела в воздухе	Р 2 , Н Вес тела в воде	(Р 1 –Р 2), Н Значение силы Архимеда



Средние значения



Средние значения

II. Заполните таблицу для второй части работы.

Таблица 2. Результаты измерений веса тела в зависимости от части объема тела, погруженного в воду. Вес тела при взвешивании в воздухе Р 1 =…., Н

III. Заполните таблицу для третьей части работы.

Таблица 3. Результаты взвешивания тел разной массы, но одинакового объема

Предмет опыта	Р 1 , Н Вес тела в воздухе	Р 2 , Н Вес тела в воде	(Р 1 –Р 2), Н Значение силы Архимеда



Средние значения



Средние значения

Контрольные вопросы

1. Зависит ли выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, от его объема?

2. Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на брусок, плавающий сначала в воде, а потом в керосине?

3. Что уменьшается при погружении тела в жидкость–вес тела или сила тяжести?

4. В стакане, до краев наполненном водой, плавает кусок льда. Перельется ли вода через край, если лед растает?

Дополнительные задания.

1.Рассчитайте значение силы Архимеда по выбору для первой части или для третьей части эксперимента с учетом погрешностей. При расчете погрешностей считайте приборную относительную погрешность датчика силы равной δР = 3%.

2.Предложите способ определения объема полости внутри тела. Считайте, что плотность материала, их которого сделано тело, известна.

3.Проведите работу по изучению зависимости веса тела от плотности жидкости, в которую его погружают. Для этого погружайте разные по массе тела, но имеющие одинаковый объем, в соленую воду. Сравните полученные результаты с результатами, полученными при погружении тел в чистую воду.

4. Проверьте на опыте, зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения тела в жидкость.

Цели:

измерить выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость;
развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы и работы в группе, умение сравнивать, наблюдать;
воспитывать самостоятельность делать выводы, подходить творчески к выполнению эксперимента, повысить познавательный интерес к науке.

Задачи:

проверять теоретические предположения экспериментально, рассчитывать F А – силу Архимеда;
развивать умение логически мыслить, сопоставлять, сравнивать, самостоятельно делать выводы;
проявлять инициативу, активность, самостоятельность, творческий интерес.

Оборудование: компьютер, установочный диск «Лабораторные работы по физике»; мензурка, весы, разновески, тела – алюминиевый и латунный одинакового объема, динамометр.

План урока:

№ п		Методы и приемы
1.	Повторение вопросов о выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость или газ тело	Беседа, фронтальный опрос.
2.	Изложение и закрепление материала.	Беседа, демонстрация опытов, лабораторная работа.
3.	Выталкивающая сила.. Сила Архимеда. Измерение F А	Применение учащимися научных методов: наблюдение, сравнение, сопоставление, выдвижение гипотез, теоретические выводы, экспериментальная проверка теоретического предвидения.
4.	Вопросы заданий.	Запись на карточках и в тетрадях.
5.	Задание на дом.	Запись на доске и в дневниках.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Мотивация. (Приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы, целей урока, прочтение эпиграфа)

– Тема сегодняшнего урока чрезвычайна важна и интересна. С выталкивающей силой, действующей на погруженное в жидкость или газ тело мы встречаемся очень часто – поэтому мы должны учитывать этот фактор при выполнении различных работ, определять величину выталкивающей силы и определять условия, влияющие на величину этой силы. Этому и посвящено сегодняшнее исследование.
Схема исследования: исходные факты – гипотеза – исследование научной литературы – проведение эксперимента – анализ результатов – выводы.

2. Актуализация знаний

3. Исходные факты: итак тело помещенное в жидкость становится «легче»

4. Выдвижение гипотезы: поскольку изменение действия силы на тело можно осуществить только действием другой силы, следовательно против силы тяжести действует противоположно направленная выталкивающая сила – наша цель определить величину этой силы и проверить формулу: F А . = ж V Т g
Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или архимедова сила

Рис. 1.15.3 поясняет появление архимедовой силы. В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой h и площадью основания S . Разность давлений на нижнюю и верхнюю грани есть:

Поэтому выталкивающая сила будет направлена вверх, и ее модуль равен

где V – объем вытесненной телом жидкости, а V – ее масса.

Архимедова сила, действующая на погруженное в жидкость (или газ) тело, равна весу жидкости (или газа), вытесненной телом.

Это утверждение, называемое законом Архимеда , справедливо для тел любой формы.

Из закона Архимеда вытекает, что если средняя плотность тела т больше плотности жидкости (или газа) , тело будет опускаться на дно. Если же т воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха. Поэтому воздушные шары заполняют легкими газами (водородом, гелием) или нагретым воздухом.

5. Выдвижение гипотез и следствия

На доске записано:

6. Эксперимент (лабораторная работа)

Наш великий соотечественник М.В. Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысяча мнений, рожденных только воображением». Поэтому подвергнем экспериментальной проверке все наши гипотезы.
(На столах лежат приборы и все необходимое для проверки и проведения лабораторной работы).
Образцы карточек – памяток № 1-4, в которых дети будут записывать результаты, прилагается. По ходу работы по карточкам учитель записывает результаты на доске с комментариями (Приложение 1 ).

Таким образом, мы подтверждаем наши гипотезы и опыты ученых.
Проверим закон Архимеда, выполнив виртуальную лабораторную работу (Приложение 2 )

6. Итоги: проведенные работы подтвердили справедливость закона Архимеда.

Рефлексия:

1. Как можно на опыте определить, с какой силой тело, погруженное целиком в жидкость, выталкивается из жидкости?
2. Чему равна эта сила?
3. Как называют силу, которая выталкивает тела, погруженные в жидкости и газы?
4. Как подсчитать архимедову силу?
5. От каких величин зависит архимедова сила? От каких величин она не зависит?

7. Домашнее задание: §48, 49, упр. 24, стр. 119.

Литература : учебник «Физика 7» А.В. Перышкин, «Поурочные разработки по физике» В.А. Волков, С.Е. Полянский.

Тема: Лабораторная работа «Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело» .

Цели:

научиться измерять выталкивающую силу, действующую на тело, погруженное в жидкость;

развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы, умение сравнивать, наблюдать, делать выводы;

воспитывать познавательный интерес к предмету

Ход урока:

1. Оргмомент. Целеполагание

2. Актуализация опорных знаний

3. Выполнение лабораторной работы с компьютерной моделью.

4. Итоги урока.

5. Домашнее задание.

Учитель: Здравствуй, наш великий соотечественник М.В. Ломоносов говорил: «Один опыт я ставлю выше, чем тысяча мнений, рожденных только воображением». Сегодня мы попробуем себя не просто в роли ученика, а в роли ученого исследователя. А с чего начинается любое исследование? Конечно же,с эксперимента.

Но, для начала вспомним пройденный материал.

Вопросы учителя:

Ответы учащегося:

– Какие силы действуют на погруженное в жидкость тело?

F Т , F А

– Какая сила называется выталкивающей силой?

Сила, возникающая при погружении тела в жидкость или газ

– Куда направлена F Т ?

Вниз

– Куда направлена F А ?

Вверх

– Назвать формулу F А , охарактеризовать входящие в нее величины

F А .= ж V Т g

Как определить вес тела, погруженного в жидкость?

Р = F Т – F А

Учитель:

Если тело в воду бросить

Или просто опустить,

Будет сила Архимеда

Снизу на него давить.

Если вес воды в объеме

Погруженной части знать,

Можно силу Архимеда

3. Этим мы и займемся на сегодняшнем уроке, выполнив лабораторную работу , используя интерактивн ую модель .

Оборудование: компьютер, интерактивная модель.

Для того чтобы приступить к работе необходимо определить цену деления приборов, с которыми сегодня ты будешь работать используя интерактивную модель. Вспомним правило.

Ученик:

найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;

вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.

С = — цена деления шкалы прибора

Опыт 1 .

(Описание в работе) Заполнить таблицу 1

Таблица 1.

№ опыта

P, вес тела в воздухе (H)

Р 1 , вес тела в воде (H)

F Арх

F Арх = P – P 1

1.цилиндр алюминиевый

2. цилиндр медный

2 часть

Опыт 2 .

1.Измерить объем воды, налитой в мензурку(Vо).

2.Измерить его же после погружения туда цилиндров(V б , V м ).

3.Вычислить V тела =V- Vо. (Перевести V в м 3 , зная, что 1мл= 1см 3 =0,000001м 3)

4.Рассчитать F Арх =Pжидкости=Мж*g= ρ ж gV (ρ ж= 1000 кг\ м 3)

Заполнить таблицу 2

Таблица 2.

№ опыта

Vо, объем налитой воды,

(см 3 )

V, объем воды

3 )

V т , объем тела, см 3

V т , объем

тела, м 3

F Арх

1.цилиндрбольшой

2.цилиндр малый

На основе выполненных опытов сделать вывод

Вывод:

1. Архимедова сила, не зависит от плотности вещества, из которого изготовлено тело

2. Сила, действующая на тело, погруженная в жидкость, прямо пропорциональна объему тела

Рефлексия

Закончи фразу:

Сегодня на уроке я научился…………..

Было интересно узнать…………. .

Было трудно……………

5.Д/з

§ 48, 49 упр. 24 (1, 2)

Опыт1. Исследование зависимости выталкивающей силы от плотности тела

Таблица 1.

№ опыта

P, вес тела в воздухе (H)

Р 1 , вес тела в воде (H)

F Арх

F Арх = P – P 1

1.цилиндр алюминиевый

2. цилиндр медный

100

Опыт 2. Исследование зависимости выталкивающей силы от объема погруженного тела.

Таблица 2.

№ опыта

Vо, объем налитой воды,

(см 3 )

V, объем воды

после погружения в нее тела, (см 3 )

V т , объем тела, см 3

V т , объем

тела, м 3

F Арх

1.цилиндрбольшой

100

137

0,000037

2.цилиндр малый

100

113

0,000013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ.

Цели : обнаружить на опыте выталкивающее действие жидкости на погруженное в нее тело и определить выталкивающую силу.

Приборы и материалы : динамометр, штатив с муфтой и лапкой, два тела разного объема, стаканы с водой и насыщенным раствором соли в воде.

Указание к работе:

1. Согласно закону Архимеда на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила F A , равная весу mg вытесненной жидкости:

F A = mg . (1)

Для сравнения архимедовой силы с весом тела нужно измерить вес тела P с помощью динамометра и вычислить архимедову силу F A . архимедова сила F A определяется по формуле:

F A = mg =  Vg (2),

где  — плотность воды ( = 1000 кг/м 3 ), V — объем вытесненной телом воды, g — ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с 2 ).

Объем V вытесненной воды можно измерить с помощью измерительного цилиндра как разность уровня воды при погружении в него исследуемого тела и без тела.

Архимедову силу FA , действующего на тело, тонущее в воде, можно найти, измерив с помощью динамометра вес тела P в воздухе и силу P 1 , удерживающую тело в равновесии при погружении его в воду:

P = F A + P 1 , F A = P — P 1 .

2. Измерьте вес Р первого тела с помощью динамометра.

3. Измерьте силу P 1 , действующую на крючок динамометра при полном погружении тела в воду. Для этого укрепите динамометр на штативе и подвесьте к нему груз. Поставьте стакан с водой и опускайте муфту с лапкой и динамометром, пока все тело не окажется под водой. Это будет вес тела в воде.

4. Вычислите выталкивающую силу, действующую на тело.

5
. Вместо чистой воды возьмите насыщенный раствор соли и вычислите выталкивающую силу.

6. Подвесьте к динамометру другое тело и проделайте п.2 – п.5

7. Результаты измерений и вычислений запишите в отчетную таблицу.

Жидкость

Вес тела в воздухе

Вес тела в жидкости

Выталкивающая сила

F , Н F =P -P 1

Р ’

P’’

P 1 ’

P 1 ’’

F’

F’’

Вода

Насыщенный раствор соли в воде

На основе выполненных опытов сделайте выводы.

Контрольные вопросы.

1. В какой воде и почему легче плавать: в морской или речной?

2. Подвешенный на нити стальной брусок погружен в воду. Назовите взаимодействующие тела и силы, действующие на брусок. Изобразите эти силы графически.

3. Объем куска железа 0,1 м 3 . Какая выталкивающая сила будет на него действовать при полном погружении в керосин?

Лабораторная работа «Определение величины выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело»

Брындин Алексей Борисович, Учитель

Разделы: Физика

Цели:

измерить выталкивающую силу , действующую на тело , погруженное в жидкость;
развивать навыки самостоятельной индивидуальной работы и работы в группе, умение сравнивать, наблюдать;
воспитывать самостоятельность делать выводы, подходить творчески к выполнению эксперимента, повысить познавательный интерес к науке.

Задачи:

проверять теоретические предположения экспериментально, рассчитывать F_А – силу Архимеда;
развивать умение логически мыслить, сопоставлять, сравнивать, самостоятельно делать выводы;
проявлять инициативу, активность, самостоятельность, творческий интерес.

План урока:

№ п	Содержание	Методы и приемы
1.	Повторение вопросов о выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость или газ тело	Беседа, фронтальный опрос.
2.	Изложение и закрепление материала.	Беседа, демонстрация опытов, лабораторная работа.
3.	Выталкивающая сила.. Сила Архимеда. Измерение F_А	Применение учащимися научных методов: наблюдение, сравнение, сопоставление, выдвижение гипотез, теоретические выводы, экспериментальная проверка теоретического предвидения.
4.	Вопросы заданий.	Запись на карточках и в тетрадях.
5.	Задание на дом.	Запись на доске и в дневниках.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.

Мотивация. (Приветствие, отметка отсутствующих, сообщение темы, целей урока, прочтение эпиграфа)

– Тема сегодняшнего урока чрезвычайна важна и интересна. С выталкивающей силой , действующей на погруженное в жидкость или газ тело мы встречаемся очень часто – поэтому мы должны учитывать этот фактор при выполнении различных работ, определять величину выталкивающей силы и определять условия , влияющие на величину этой силы. Этому и посвящено сегодняшнее исследование.
Схема исследования: исходные факты – гипотеза – исследование научной литературы – проведение эксперимента – анализ результатов – выводы.

2. Актуализация знаний

Вопросы учителя:	Ответы учащихся:
– Какие силы на погруженное в жидкость тело	F_Т, F_А
– Какая сила называется выталкивающейсилой?	Сила, возникающая при погружении тела в жидкость или газ
– Куда направлена F_Т?	Вниз
– Куда направлена F_А?	Вверх
– Назвать формулу F_А, охарактеризовать входящие в нее величины	F_А. = _жV_Т g
Как определить вес тела, погруженного в жидкость ?	Р = F_Т – F_А

3. Исходные факты: итак тело помещенное в жидкость становится «легче»

4. Выдвижение гипотезы: поскольку изменение действия силы на тело можно осуществить только действием другой силы, следовательно против силы тяжести действует противоположно направленная выталкивающая сила – наша цель определить величину этой силы и проверить формулу: F_А.= _жV_Т g
Из-за разности давлений в жидкости на разных уровнях возникает выталкивающая или архимедова сила

Рис. 1.15.3 поясняет появление архимедовой силы. В жидкость погружено тело в виде прямоугольного параллелепипеда высотой h и площадью основания S. Разность давлений на нижнюю и верхнюю грани есть:

Поэтому выталкивающая сила будет направлена вверх, и ее модуль равен

где V – объем вытесненной телом жидкости, а V – ее масса.

Это утверждение, называемое законом Архимеда, справедливо для тел любой формы.

Рисунок 1.15.3.

Архимедова сила. F_А = F₂ – F₁ = S(p₂ – p₁) = gSh, F₁ = p₁S, F₂ = p₂S.

Из закона Архимеда вытекает, что если средняя плотность тела т больше плотности жидкости (или газа) , тело будет опускаться на дно. Если же т < , тело будет плавать на поверхности жидкости. Объем погруженной части тела будет таков, что вес вытесненной жидкости равен весу тела. Для подъема воздушного шара в воздухе его вес должен быть меньше веса вытесненного воздуха. Поэтому воздушные шары заполняют легкими газами (водородом, гелием) или нагретым воздухом.

5. Выдвижение гипотез и следствия

На доске записано:

№	Вопросы	Гипотеза
1.	Сравнить F_Т , F_А	F_Т> F_А
2.	Как зависит F_Т от плотности тела при одинаковом V?	Увеличивается c увеличением плотности
3.	Зависит ли от веса тела F_А при полном погружении тела и одинаковом V?	Нет
4.	Зависит ли. F_А от V погруженного тела?	Да
5.	Зависит ли F_А от плотности погруженного тела?	Да , нет

6. Эксперимент (лабораторная работа)

№	Вопросы	Результаты
1.	Сравнить F_Т, F_А, Р , Vпервого и второго тела
2.	Как зависит . F_Т от плотности тела?	Увеличивается прямо пропорционально?
3.	Зависит ли от веса тела F_А?	Нет
4.	Зависит ли ск F_А от V ?	Да
5.	Зависит ли F_А от ?	Нет

6. Итоги: проведенные работы подтвердили справедливость закона Архимеда.

Рефлексия:

7. Домашнее задание: §48, 49, упр. 24, стр. 119.

Литература: учебник «Физика 7» А.В. Перышкин, «Поурочные разработки по физике» В.А. Волков, С.Е. Полянский.

2.03.2010

Эксперимент — Плавучесть

LAB — Плавучесть

Мы точно знаем, что такое выталкивающая сила: выталкивающая сила на погруженное тело должно быть равно весу жидкости, вытесненной погруженным телом. тело. Мы можем использовать это свойство выталкивающей силы для измерения плотности объекта с помощью погружая его в жидкость.

Плотность – это отношение массы к объему: r = m/V.

Нахождение плотности объекта может помочь нам идентифицировать объект, потому что независимо от того, какой он формы или как он выглядит, данный материал имеет постоянная плотность. Мы хотели бы, чтобы вы проверили эту процедуру на образце известной плотности, а затем идентифицировать неизвестный объект, рассчитав его плотность. Вы должны измерить плотность каждого, а затем посмотрите на таблицу плотностей, чтобы увидеть, можете ли вы определить, что это за материал.

Эксперимент:

Принцип Архимеда гласит, что тело, погруженное в жидкость, испытывает движение вверх. сила, обусловленная окружающей жидкостью, и что эта сила равна весу жидкости вытесняется телом. Мы можем использовать этот принцип для определения объема или Плотность различных веществ.

Рассмотрим тело, погруженное в воду, как показано выше. Плотность тела больше воды, и поэтому, чтобы предмет не утонул, мы поддерживаем его веревкой. натяжение T в струне плюс выталкивающая сила B окружающей воды как раз достаточно, чтобы уравновесить вес W объекта.

То есть

Вт = Т + В. (1)

Мы можем использовать это уравнение, чтобы найти выталкивающую силу, взвешивая тело в воде до найти T, если мы подвешиваем тело к весам с помощью веревки. Если мы измерить вес вне воды, а затем вес в воде, мы можем определить выталкивающая сила из этого уравнения. (Примените уравнение 1 к двум различным ситуациям — из воды выталкивающая сила равна нулю.)

Выталкивающая сила равна весу вытесненной воды. Объем вытесненной воды это, конечно, то же самое, что и тело. Так как выталкивающая сила равна весу воды, вытесненной телом, то выталкивающая сила равна плотности воды умножить на объем умножить на г:

. (2)

Плотность воды по определению равна 1000 кг/м ³ , поэтому, используя это уравнение, мы можем найти объем тела, используя выталкивающую силу, определяемую как в уравнение 1. Если нам известны объем и реальный вес W, то мы можем определить плотность объекта

. (3)

Аппаратура

Пружинная шкала
Шнур
Емкость с водой
Один алюминиевый блок/цилиндр (увы, не у всех может быть алюминиевый блок, может просто еще один неизвестный)
Один неизвестный куб

На этой картинке слева направо, если у вас есть алюминий, он будет одним из два слева. Слева направо, алюминиевый цилиндр, алюминиевый блок, «неизвестный 1», «неизвестно 2» и «неизвестно 3». Неизвестные также могут иметь цилиндрическую форму.
Для вашего инструктора: либо обозначьте их ярлыками, указанными выше, если вы думаю, вы можете перевести изображение на то, что у вас есть, или сфотографировать свой блоков и отправить их вместе с результатами инструктору.

Процедура и анализ :

Сначала выберите известный алюминиевый блок. Затем сделайте неизвестный куб. Для каждый из предметов, возьмите пружинные весы и подвесьте к ним груз, читай вес.
Затем погрузите массу в емкость с водой, удерживая весы с подвешенным внизу. Снимите новое показание с весов.
Вы будете в конечном итоге с двумя показаниями для каждого объекта, один в воздухе и один в вода. Эти два показания позволяют определить выталкивающую силу на объект (см. раздел теории, если вы не знаете, как это сделать.)
Определите плотность известного материала и сравните расчетное значение указанной плотности (см. меню слева). Убедитесь, что расчетная плотность близкой к указанной плотности, чтобы подтвердить вашу процедуру.
Теперь, используя плотность, которую вы рассчитали для неизвестного объекта, определите материал это сделано путем сравнения вашей плотности с диаграммой плотности. Справедливо использовать дополнительные наблюдения, отличные от простой плотности.
Если это официальная лаборатория: Для ОДНОГО измерения оцените точность от точности ваших показаний весов (см. ниже).

Анализ ошибок :

Обратите внимание: если мы решим уравнения 2 и 3 вместе, мы получим

напомним, что мг — это вес объекта, Вт. Ошибка в плотности будет из-за ошибки в W и ошибки в B (каждая из-за неточности шкалы, которые вам предстоит оценить.)

Для физики, основанной на алгебре (для вычислений, пропустить вперед): напомним, что ошибка в плотности из-за ошибки в весе составляет

и ошибка из-за ошибки выталкивающей силы равна

Для физики на основе вычислений вам нужно найти ошибку в плотности из-за ошибка в W и ошибка в плотности из-за ошибки в B с использованием частичного производные.

Нужно найти ошибку плотности из-за W, и ошибку из-за B, и найти квадратный корень из суммы квадратов (как мы делали в прошлом с ошибкой распространение.)

Дополнительный кредит :

1. Вводит ли реальный аспект того, что строка имеет вес, ошибку в нашу оценку плотности? Пожалуйста, подкрепите свой ответ уравнение, чтобы показать, почему вы верите в то, что вы делаете.

2. Зайчик Энерджайзер самец или самка?

Рецензирование

Если это официальная лабораторная работа (как указано в программе лабораторной работы), вы прошли проинструктированы относительно того, является ли это индивидуальным или групповым письмом, или устным презентация. Если это запись, каждый человек необходимо отправить лабораторную работу в электронном виде в виде текстового документа в Moodle до следующего заседания лаборатории. Если это групповой репортаж, вы все должны представить один и тот же документ. Для письменных формальных лабораторных работ не забудьте проверить страницу «подсказки по написанию», чтобы убедиться. все включено, и проверьте свою запись по оценочной рубрике.
Если это неформальная лаборатория, работайте над результатами вместе в своих группах, и убедитесь, что ваша полная неформальная лабораторная работа находится в вашей лабораторной тетради и проверено инструктором перед ты уходишь.
Не забудьте прочитать следующую лабораторную работу и выполнить предварительную лабораторную работу, прежде чем идти на лабораторную. на следующей неделе! Вы можете работать над предварительной лабораторной работой с другими, но каждый человек должен представить свою работу.

Отделение физики

Калькулятор плавучести

Создано Bogna Szyk

Отзыв Стивена Вудинга

Последнее обновление: 26 декабря 2022 г.

Содержание:

Что такое выталкивающая сила?
Уравнение выталкивающей силы
Как рассчитать выталкивающую силу
Часто задаваемые вопросы

Этот калькулятор плавучести представляет собой простой инструмент, который позволяет вам определить выталкивающую силу в мгновение ока. Все, что вам нужно сделать, это указать плотность жидкости и объем объекта, который остается под водой, и он будет использовать формулу плавучести для оценки силы, удерживающей объект на плаву.

Если вам интересно, как рассчитать выталкивающую силу вручную, не беспокойтесь — мы вам поможем!

Что такое выталкивающая сила?

Плавучесть, иначе называемая выталкивающей силой , представляет собой силу, действующую в направлении, противоположном силе гравитации, которая препятствует погружению плавучего объекта. Когда объект погружен в воду (или любую другую жидкость), его вес тянет его вниз. Плавучесть противостоит этому весу и имеет величину, прямо пропорциональную объему жидкости, которая в противном случае занимала бы пространство, занимаемое объектом, — другими словами, объему вытесненной жидкости.

Еще одна ситуация, в которой вы можете наблюдать явление плавучести, это когда объекты менее плотные, чем воздух, плавают над землей. Пожалуйста, взгляните на наш калькулятор гелиевых шаров для особого случая 🎈

Уравнение выталкивающей силы

Вы можете рассчитать выталкивающую силу по следующей формуле плавучести:

B = ρ × V × g

где:

ρ – Плотность жидкости, в которую погружен объект, измеряется в кг/м³;
V – Объем вытесненной жидкости, м³;
г – Ускорение свободного падения в м/с²; и
B – Выталкивающая сила.

Наш калькулятор плавучести имеет значение по умолчанию для ускорения свободного падения, равное 9,81 м/с². Если вы хотите изменить это значение, откройте расширенный режим калькулятора.

Как рассчитать выталкивающую силу

Если вы хотите найти выталкивающую силу с пошаговые расчеты вместо использования нашего калькулятора плавучести следуйте приведенным ниже инструкциям:

Определитесь с гравитационным ускорением в месте, где вы хотите измерить плавучесть. Если вы погружаете объект в жидкость на Земле, вам не нужно вносить никаких изменений в значения по умолчанию. Предположим, однако, что вы хотите провести эксперимент на Марсе. Тогда ускорение свободного падения будет равно 3,24 м/с².
Выберите жидкость , в которую вы хотите погрузить ваш объект. Допустим, это соленая вода плотностью 1020 кг/м³. Наш калькулятор плотности может пригодиться, если вам нужно узнать плотность жидкостей.
Поместите объект в воду и измерьте объем вытесненной жидкости. Например, допустим, он равен 0,03 м³.
Введите все эти значения в уравнение выталкивающей силы :
B = ρ × V × g = 1020 × 0,03 × 3,24 = 99.14 Н
Вы также можете рассчитать вес вытесненной жидкости . Чтобы найти этот результат, просто умножьте объем на плотность:
.
Вт = ρ × V = 1020 × 0,03 = 30,6 кг

Часто задаваемые вопросы

Что такое единица плавучести в системе СИ?

Единицей выталкивающей силы в системе СИ является Ньютон (Н) . Один ньютон — это сила, необходимая для ускорения из состояния покоя тела массой 1 кг на 1 метр в секунду.

Что вызывает плавучесть?

Давление жидкости увеличивается с глубиной. Это возрастающее давление жидкости вызывает направленную вверх силу для сброса давления, которую мы называем выталкивающей силой.

Какая плавучесть мне нужна, чтобы не утонуть?

Вам потребуется около 30-50 ньютонов выталкивающей силы, чтобы не утонуть. Вот почему спасательные жилеты обеспечивают плавучесть более 33 Н, которая увеличивается с увеличением веса человека.

Как измерить объем тела с помощью плавучести?

Чтобы оценить объемы своего тела дома:

Наполните ванну правильной формы до краев водой.
Зайди в ванну и полностью погрузись в воду . Боковые стороны должны переливаться.
Выйдите из ванны и измерьте объем воды, оставшийся внутри .

Лабораторная работа по теме определение выталкивающей силы. Лабораторная работа «определение выталкивающей силы»

Лабораторная работа «Определение величины выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело»