Закон Паскаля. Сила Архимеда. Условия плавания тел
- Участник: Харитоненко Валентин Сергеевич
- Руководитель: Левчук Марина Владимировна
Опыты являются домашним заданием из учебника Перышкин А.В. «Физика» для 7 класса.
Опыт 1. Ареометр в жидкостях с разной плотностью
Материалы и оборудование:
- Стакан с пресной водой.
- Стакан с подсолнечным маслом.
- Стакан с мыльным раствором.
- Ареометр самодельный.
- Салфетки.
Правила техники безопасности:
- Выполнять опыт следует в специальной одежде (перчатки, халат);
- На рабочем столе не должно быть ничего лишнего;
- Так как в опыте присутствует взаимодействие с водой, то не должно быть никаких электрических приборов.
- Не пользоваться поврежденной посудой.
- По окончании проведения опыта необходимо убрать рабочее место.
Цель проведения опыта: градуирование ареометра и определение плотности исследуемых жидкостей.
Гипотеза: ареометр в жидкостях с разной плотностью погружается на разную глубину.
Ход проведения опыта и анализ результатов
Подготовка:
- изготавливаю ареометр из пластикового шприца. Для утяжеления на носик шприца накрутил железную гайку;
- растворяю мыло в воде для мыльного раствора;
- наливаю в один стакан пресную воду, в другой – подсолнечное масло, в третий – мыльный раствор.
Проведение эксперимента:
- ареометр погружаю в стакан с пресной водой и отмечаю уровень погружения;
- ареометр погружаю в стакан с подсолнечным маслом и отмечаю уровень погружения. Эта отметка расположена выше, чем в пресной воде;
- ареометр погружаю в стакан с мыльным раствором и отмечаю уровень погружения. Эта отметка расположена между двумя предыдущими.
Выводы:
Во всех опытах использовался один и тот же ареометр (вес не менялся). На глубину его погружения влияла только сила Архимеда, которая уравновешивалась весом ареометра. Во всех случаях ареометр плавал внутри жидкостей, но был погружен на разную глубину.
Используя то, что плотность воды известна (1000 кг/м3), можно считать линию погружения в пресной воде ареометра за нулевую отметку.
По полученным данным, можно делать вывод, что плотность масла самая меньшая и по соотношению к погруженным частям равна около 850 кг/м3. А плотность мыльного раствора около 970 кг/м3.
В ходе опыта я выяснил, что плотность подсолнечного масла меньше, чем плотность водно-мыльного раствора.
Практика, природа, интересные факты:
- ареометр применяется в медицине, химической и пищевой промышленностях, производстве алкогольной продукции, автомобилестроении;
- Первые ареометры применялись еще в эпоху позднего эллинизма (IV-V н.э.). По своей форме они были очень похожи на современные и назывались гидроскопами;;
- ареометры постоянного веса – денсиметры;
- многие ареометры, предназначенные для измерений концентрации веществ в определённых жидких смесях и растворах, имеют специальные названия: лактоденсиметры, которыми определяют жирность молока, спиртомеры – содержание спирта в воде, сахарометры – содержание сахара в сиропах (по массе, в %).
Опыт 2. Исследование жидкостей с различной плотностью
Материалы и оборудование:
- Стакан с пресной водой.
- Пипетка.
- Подсолнечное масло.
Правила техники безопасности:
- Выполнять опыт следует в специальной одежде (перчатки, халат);
- На рабочем столе не должно быть ничего лишнего;
- Так как в опыте присутствует взаимодействие с водой, то не должно быть никаких электрических приборов.
- По окончании проведения опыта необходимо убрать рабочее место.
Цель проведения опыта: установление взаимное поведение жидкостей с разной плотностью.
Гипотеза: жидкость с меньшей плотностью будет располагаться на поверхности жидкости с большей плотностью.
Ход проведения опыта и анализ результатов
Подготовка:
- наливаю воду в стакан.
Проведение эксперимента:
- из пипетки выдавливаю воздух и набираю в нее масло;
- выдавливаю в воду каплю подсолнечного масла и наблюдаю как она поднимается вверх на поверхность воды.
Выводы:
Из условия плавания тел:
- тело будет тонуть, если Fa < Fm;
- тело будет плавать на поверхности, если Fa > Fm.
Fa = ρgv, где ρ – это плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, v –объем яйца.
По наблюдаемому результату Fa > Fm, поэтому капля масла поднимается в воде. Можно сделать вывод, что у масла плотность меньше, чем у воды.
Практика, природа, интересные факты:
- Сатурн имеет очень низкую плотность, он даже легче воды. Урану досталось второе место. Его плотность всего 1,27 г/см3. Образно говоря, он будет тонуть в воде, которая имеет плотность 1 г/см3 . Такая низкая плотность имеет интересный побочный эффект. Несмотря на то, что его масса в 14,5 раза больше массы Земли, на его условной поверхности вы бы испытали только 89% силы тяжести, которую ощущаете на Земле;
- вода — единственное свободно встречающееся в природе вещество на Земле, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твёрдом. Поэтому лёд не тонет в воде. Именно благодаря этому водоёмы обычно не промерзают до дна, хотя при экстремальных температурах воздуха это возможно;
- нефть, выбрасываемая в океан, образует пленку на поверхности воды.
Опыт 3. «Картезианский» водолаз
Материалы и оборудование:
- Пластиковая бутылка с водой.
- Пипетка.
Правила техники безопасности:
- Выполнять опыт следует в специальной одежде (перчатки, халат);
- На рабочем столе не должно быть ничего лишнего;
- Так как в опыте присутствует взаимодействие с водой, то не должно быть никаких электрических приборов.
- По окончании проведения опыта необходимо убрать рабочее место.
Цель проведения опыта: изучение закона Паскаля и условия плавания тел.
Гипотеза: при надавливании на бутылку, пипетка-водолаз будет перемещаться вверх и вниз.
Ход проведения опыта и анализ результатов
Подготовка:
- делаю из пипетки «водолаза», наполнив ее небольшим количеством воды;
- наливаю воду в пластиковую бутылку на несколько см ниже горлышка;
- помещаю в бутылку пипетку-водолаза.
Проведение эксперимента:
- надавливаю на бутылку в разных метах;
- пипетка поднимается вверх-вниз.
Выводы:
По закону Паскаля давление в жидкости передается вовсе стороны одинаково и, сжимая бутылку, я передаю это давление воде. Давление внутри бутылки передается не только в направлении сжатия, но и вверх тоже. Поэтому вода снаружи вдавилась в пипетку – пипетка получила дополнительную массу и, по условию плавания тел, ее вес стал больше силы Архимеда, она утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду и пипетка всплывает.
Практика, природа, интересные факты:
- опыт «Картезианский водолаз» был придуман французским ученым Рене Декарт (1596—1650, по латыни его фамилия Cartesius звучит как Картезий) для демонстрации гидростатических явлений;
- с помощью этого опыта демонстрируют закон Паскаля, силу Архимеда, условия плавания тел;
- передача давления в жидкости во все стороны одинаково позволяет получать пищу космонавтам. Им питание делают жидким и пакуют в тюбики, из которых космонавты выдавливают пищу.