Arhimedov zakon: zgodovina odkritja in bistvo pojava za telebane. Akademija zabavnih znanosti

EKSPERIMENTI na temo "Arhimedova moč"

Znanost je čudovita, zanimiva in zabavna. Toda v čudeže iz besed je težko verjeti; dotakniti se jih je treba z lastnimi rokami. Obstaja zanimiva izkušnja!
In če si pozoren,
Neodvisen v mislih
In to s fiziko iz prve roke
To je zanimiva izkušnja -
Smešno, razburljivo -
Razkril vam bo skrivnosti
In nove sanje!

1) Živa in mrtva voda

Na mizo postavite litrski kozarec, napolnjen do 2/3 z vodo, in dva kozarca s tekočino: enega z napisom »živa voda«, drugega z napisom »mrtva voda«. V kozarec položite gomolj krompirja (ali surovo jajce). Utaplja se. Dodajte "živo" vodo v kozarec in gomolj bo plaval; dodajte "mrtvo" vodo in bo spet potonil. Z dodajanjem ene ali druge tekočine lahko dobite raztopino, v kateri gomolj ne bo plaval na površini, vendar tudi ne bo potonil na dno.
Skrivnost poskusa je v tem, da je v prvem kozarcu nasičena raztopina kuhinjske soli, v drugem pa navadna voda. (Namig: pred demonstracijo je bolje, da krompir olupimo in v kozarec nalijemo šibko raztopino soli, da že rahlo povečanje njene koncentracije povzroči učinek).

2) Potapljač s kartezično pipeto

Pipeto napolnite z vodo, dokler ne plava navpično, skoraj popolnoma potopljena. Potapljaško pipeto postavite v prozorno plastično steklenico, do vrha napolnjeno z vodo. Steklenico zaprite s pokrovom. Ob pritisku na stene posode se bo potapljač začel polniti z vodo. S spreminjanjem tlaka poskrbite, da potapljač sledi vašim ukazom: "Dol!", "Gor!" in "Stop!" (ustavite se na poljubni globini).

3) Nepredvidljiv krompir

(Poskus lahko izvedemo z jajcem). Gomolj krompirja damo v stekleno posodo, do polovice napolnjeno z vodno raztopino kuhinjske soli. Lebdi na površini.
Kaj se zgodi s krompirjem, če v posodo nalijemo vodo? Običajno odgovorijo, da bo krompir plaval. Skozi lij ob steni posode previdno nalivamo vodo (njena gostota je manjša od gostote raztopine in jajca), dokler ni polna. Krompir na presenečenje občinstva ostaja na enaki ravni.

4) Vrtljiva breskev

V kozarec nalijte gazirano vodo. Ogljikov dioksid, raztopljen v tekočini pod pritiskom, bo začel izhajati iz nje. Breskev položite v kozarec. Takoj bo priplaval na površje in se začel vrteti kot kolo. Tako se bo obnašal precej dolgo.

Da bi razumeli razlog za to rotacijo, si podrobneje oglejte, kaj se dogaja. Bodite pozorni na žametno lupino sadeža, na dlake katerega se bodo lepili plinski mehurčki. Ker bo na polovici breskve vedno več mehurčkov, nanjo deluje večja vzgonska sila in se obrne navzgor.

5) Arhimedova sila v razsuti snovi

V predstavi »Arhimedova zapuščina« so prebivalci Sirakuz tekmovali v »pridobivanju bisera z morskega dna«. Podobno, a enostavnejšo demonstracijo lahko ponovite z majhnim steklenim kozarcem, v katerem je proso (riž). Vanj položite teniško žogico (ali zamašek iz plute) in zaprite pokrov. Kozarec obrnemo tako, da bo kroglica na dnu pod prosom. Če ustvarite rahlo vibracijo (rahlo stresite kozarec navzgor in navzdol), se bo sila trenja med zrni prosa zmanjšala, postala bodo gibljiva in čez nekaj časa bo krogla pod vplivom Arhimedove sile priplavala na površje.

6) Paket je letel brez kril

Postavite svečo, jo prižgite, čeznjo držite vrečko, zrak v vrečki se segreje,

Ko sprostite paket, si oglejte, kako paket leti navzgor pod vplivom Arhimedove sile.

7) Različni plavalci plavajo različno

V posodo nalijemo vodo in olje. Spustite matico, čep in koščke ledu. Oreh bo na dnu, čep bo na površini olja, led pa bo na površini vode pod plastjo olja.

To je razloženo s plavajočimi pogoji teles:

Arhimedova sila je večja od gravitacije plute - pluta plava na površini,

Arhimedova sila je manjša od sile gravitacije, ki deluje na oreh – oreh potone

Arhimedova sila, ki deluje na kos ledu, je večja od gravitacije ledu - pluta plava na površini vode, ker pa je gostota olja manjša od gostote vode in manjša od gostote ledu - olje bo ostalo na površini nad ledom in vodo

8) Izkušnje, ki potrjujejo pravo

Obesite vedro in valj na vzmet. Prostornina valja je enaka notranji prostornini vedra. Raztežaj vzmeti je označen s kazalcem. Celoten valj potopimo v livno posodo z vodo. Voda se vlije v kozarec.

Količina izlite vode jeOprostornina telesa, potopljenega v vodo. Indikator vzmeti označuje zmanjšanje teže jeklenke v vodi zaradi delovanjaVvzgonska sila.

V vedro natočite vodo iz kozarca in videli boste, da se kazalec vzmeti vrne v prvotni položaj. Vzmet se je torej pod vplivom Arhimedove sile skrčila in pod vplivom teže izpodrinjene vode vrnila v začetni položaj. Arhimedova sila je enaka teži tekočine, ki jo izpodrine telo.

9) Ravnovesje je izginilo

Naredite papirnati valj, ga z glavo navzdol obesite na vzvod in uravnotežite.

Alkoholko postavimo pod valj. Pod vplivom toplote se ravnotežje poruši in posoda se dvigne. Ker Arhimedova moč narašča.

Takšnalupine, napolnjene s toplim plinom ali vročim zrakom, se imenujejo baloni in se uporabljajo v aeronavtiki.

ZAKLJUČEK

Po opravljenih poskusih smo se prepričali, da na telesa, potopljena v tekočine, pline in celo zrnate snovi, deluje Arhimedova sila, usmerjena navpično navzgor. Arhimedova sila ni odvisna od oblike telesa, globine njegove potopitve, gostote telesa in njegove mase. Arhimedova sila je enaka teži tekočine v prostornini potopljenega dela telesa.

V video lekciji fizike Akademije zabavnih znanosti bo profesor Daniil Edisonovich govoril o starogrškem znanstveniku Arhimedu in nekaterih njegovih neverjetnih odkritjih. Kako veste, ali je zlato čisto? Kako večtonskim ladjam uspe lebdeti na oceanskih valovih? Naše življenje je polno skrivnostnih pojavov in kočljivih ugank. Fizika lahko ponudi nekatere od njih. Po ogledu osme video lekcije fizike se boste seznanili z Arhimedovim zakonom in Arhimedovo silo ter zgodovino njunega odkritja.

Arhimedov zakon

Zakaj predmeti v vodi tehtajo manj kot na kopnem? Za človeka je bivanje v vodi primerljivo z breztežnostnim stanjem. Astronavti to uporabljajo pri svojem usposabljanju. Toda zakaj se to zgodi? Dejstvo je, da na telesa, potopljena v vodo, deluje sila vzgona, kar je odkril starogrški filozof Arhimed. Arhimedov zakon pravi takole: telo, potopljeno v tekočino, izgubi toliko teže, kolikor tehta prostornina vode, ki jo izpodrine. Silo vzgona so v čast odkritelja imenovali Arhimed. Arhimed je bil eden največjih znanstvenikov stare Grčije. Ta briljantni matematik in mehanik je živel v Sirakuzah v 3. stoletju pr. e. V tem času je kralj Hiero vladal v Sirakuzah. Nekega dne je Hieron, ko je prejel zlato krono, ki jo je naročil pri obrtnikih, podvomil v njihovo poštenost. Zdelo se mu je, da so skrili del zlata, danega za njegovo izdelavo, in ga nadomestili s srebrom. Toda kako lahko draguljarje ujamejo pri ponarejanju? Hiero je Arhimedu naročil, naj ugotovi, ali je v zlati kroni primes srebra. Arhimed je ves čas iskal rešitev problema in nikoli ni razmišljal o tem, ko je počel druge stvari. In rešitev je bila najdena ... v kopališču. Arhimed se je namilil s pepelom in zlezel v kad. In kaj se je zgodilo vsakič, ko se kdor koli, niti znanstvenik, ne usede v kad, niti v marmorno - voda v njej naraste. Toda nekaj, čemur Arhimed običajno ni posvečal pozornosti, ga je nenadoma zanimalo. Vstal je - gladina vode je padla, spet je sedel - voda je narasla; in dvignilo se je, ko se je telo pogreznilo. In v tistem trenutku se je posvetilo Arhimedu. V desetkrat izvedenem poskusu je videl namig o tem, kako je prostornina telesa povezana z njegovo težo. In spoznal sem, da je naloga kralja Hierona rešljiva. In bil je tako vesel svojega naključnega odkritja, da je kar tako - gol, z ostanki pepela po telesu - tekel domov skozi mesto in napolnil ulico s kriki: »Eureka! Eureka!". Tako je Arhimed po legendi našel rešitev za Hieronov problem. Arhimed je prosil kralja za dva ingota - srebrnega in zlatega. Teža vsakega ingota je bila enaka teži krone. Ko je znanstvenik najprej položil srebrni in nato zlati ingot v posodo, napolnjeno do roba z vodo, je izmeril količino vode, ki jo je izpodrinil vsak ingot. Zlato je izpodrinilo manj vode kot srebro. In vse zato, ker je bil volumen kosa zlata manjši od kosa srebra enake teže. Navsezadnje je zlato težje od srebra. Arhimed je nato potopil krono v posodo in izmeril količino vode, ki jo je izpodrinila. Krona je izpodrinila manj vode kot srebrna palica. ampak več kot zlata palica. Tako je bila zlatarjeva goljufija razkrita. Zahvaljujoč Arhimedovi moči lahko plujejo velikanske ladje, ki tehtajo več sto tisoč ton. To je posledica dejstva, da imajo velik premik. To pomeni, da je njihova prostornina tolikšna, da izpodriva ogromno vode. In kot se spomnite, večja kot je prostornina telesa, močnejša Arhimedova sila deluje nanj.

Zdi se, da ni nič preprostejšega od Arhimedovega zakona. Toda nekoč je sam Arhimed resnično zmeden nad svojim odkritjem. kako je bilo

Z odkritjem temeljnega zakona hidrostatike je povezana zanimiva zgodba.

Zanimiva dejstva in legende iz življenja in smrti Arhimeda

Poleg tako velikega preboja, kot je odkritje samega Arhimedovega zakona, ima znanstvenik cel seznam zaslug in dosežkov. Na splošno je bil genij, ki je deloval na področju mehanike, astronomije in matematike. Napisal je takšna dela, kot so razprave "o lebdečih telesih", "o krogli in valju", "o spiralah", "o konoidih in sferoidih" in celo "o zrnih peska". Zadnje delo je poskušalo izmeriti število zrn peska, potrebnih za napolnitev vesolja.

Vloga Arhimeda pri obleganju Sirakuz

Leta 212 pred našim štetjem so Sirakuze oblegali Rimljani. 75-letni Arhimed je zasnoval močne katapulte in lahke metalce kratkega dosega ter tako imenovane "Arhimedove kremplje". Z njihovo pomočjo je bilo mogoče dobesedno prevrniti sovražne ladje. Soočeni s tako močnim in tehnološko naprednim odporom, Rimljani niso mogli zavzeti mesta z nevihto in so bili prisiljeni začeti z obleganjem. Po drugi legendi je Arhimedu z ogledali uspelo zažgati rimsko floto in usmeriti sončne žarke na ladje. Verodostojnost te legende se zdi dvomljiva, ker Nihče od takratnih zgodovinarjev tega ne omenja.

Arhimedova smrt

Po številnih pričevanjih so Arhimeda ubili Rimljani, ko so končno zavzeli Sirakuze. Tukaj je ena od možnih različic smrti velikega inženirja.

Na verandi svoje hiše je znanstvenik razmišljal o diagramih, ki jih je narisal z roko neposredno v pesek. Mimoidoči vojak je stopil na risbo in Arhimed je globoko zamišljen zavpil: "Poberite se stran od mojih risb." V odgovor na to je vojak, ki se je nekam mudil, preprosto prebodel starca z mečem.

No, zdaj pa o boleči točki: o Arhimedovem zakonu in moči ...

Kako je bil odkrit Arhimedov zakon in izvor znamenite "Eureke!"

Antika. Tretje stoletje pr. Sicilija, kjer še vedno ni mafije, so pa stari Grki.

Izumitelj, inženir in teoretični znanstvenik iz Sirakuz (grške kolonije na Siciliji) je Arhimed služil pod kraljem Hierom II. Nekega dne so draguljarji za kralja izdelali zlato krono. Kralj, ki je bil sumljiva oseba, je znanstvenika poklical k sebi in mu naročil, naj ugotovi, ali krona vsebuje primesi srebra. Tukaj je treba povedati, da v tistem daljnem času nihče ni rešil takšnih vprašanj in primer je bil brez primere.

Arhimed je dolgo razmišljal, ni prišel do ničesar in nekega dne se je odločil, da gre v kopalnico. Tam je znanstvenik sedel v bazenu z vodo in našel rešitev problema. Arhimed je opozoril na povsem očitno stvar: telo, potopljeno v vodo, izpodrine prostornino vode, ki je enaka lastni prostornini telesa.

Takrat je Arhimed, ne da bi se sploh oblekel, skočil iz kopališča in zavpil svoj slavni "eureka", kar pomeni "najden". Ko se je pojavil kralju, je Arhimed prosil, naj mu da ingote srebra in zlata, enake teže kroni. Z merjenjem in primerjavo prostornine vode, ki jo izpodrivajo krona in ingoti, je Arhimed ugotovil, da krona ni iz čistega zlata, ampak je primešano srebro. To je zgodba o odkritju Arhimedovega zakona.

Bistvo Arhimedovega zakona

Če se sprašujete, kako razumeti Arhimedov princip, vam bomo odgovorili. Samo sedite, razmislite in razumevanje bo prišlo. Pravzaprav ta zakon pravi:

Na telo, potopljeno v plin ali tekočino, deluje vzgonska sila, ki je enaka teži tekočine (plina) v prostornini potopljenega dela telesa. Ta sila se imenuje Arhimedova sila.

Kot lahko vidimo, Arhimedova sila ne deluje le na telesa, potopljena v vodo, ampak tudi na telesa v atmosferi. Sila, zaradi katere se balon dvigne, je ista Arhimedova sila. Arhimedovo silo izračunamo po formuli:

Pri tem je prvi člen gostota tekočine (plina), drugi je gravitacijski pospešek, tretji je prostornina telesa. Če je sila težnosti enaka Arhimedovi sili, telo lebdi, če je večja, se potopi, če je manjša, pa lebdi, dokler ne začne lebdeti.

V tem članku smo preučili Arhimedov zakon za lutke. Če se želite naučiti reševati probleme, kjer se nahaja Arhimedov zakon, kontaktirajte našim strokovnjakom. Najboljši avtorji bodo z veseljem delili svoje znanje in rešitev najtežjega problema razdelili »po policah«.