Naučit se objem těla ponořeného do vody je jedním z důležitých úkolů fyziky, který pomáhá pochopit, jak tělesa interagují s kapalinou a vypočítat vztlak. To platí pro různé předměty-od lodí po malé oblázky. V tomto článku se podíváme na to, jak určit objem ponořeného těla do vody.
Základem pro řešení tohoto problému je Archimedův zákon, podle kterého na těleso ponořené do kapaliny působí síla rovnající se hmotnosti tekutiny, kterou toto těleso vytlačilo. Pokud je tělo zcela nebo částečně ponořeno do vody, pak se objem této vytlačené tekutiny rovná objemu samotného těla.
K určení objemu ponořeného těla do vody lze použít jednoduchý experiment. Vezměte sklenici vody a ponořte do ní tělo, dokud nebude ponořeno. V tomto případě věnujte pozornost skutečnosti, že voda vytékající ze sklenice nahrazuje přesně objem ponořeného těla. Poté hladce a jemně sbírejte stékající vodu pomocí jakékoli nádoby, jako je válcová zkumavka nebo baňky s odměrkou, a změřte její objem. Tento objem se rovná objemu ponořeného tělesa.
Jak změřit objem těla ponořeného do vody v 7. třídě
- Připravte si potřebné materiály: nádoba na vodu, váhy, pravítko.
- Zvažte prázdnou nádobu na váze a zaznamenejte její hmotnost.
- Plně ponořte měřené tělo do vody a vážte nádobu spolu s tělem, Zaznamenejte novou hmotu.
- Pomocí získaných dat Vypočítejte objem těla. Vzorec pro výpočet objemu těla ponořeného do vody: V = (m2 - m1) / P, kde v je objem těla, m1 je hmotnost prázdné nádoby, m2 je hmotnost nádoby s ponořeným tělesem, P je hustota vody (přibližně 1000 kg/m3).
- Výsledný výsledek bude představovat objem tělesa v metrech krychlových.
Je důležité si uvědomit, že pro přesnější měření je třeba vzít v úvahu možné chyby, jako je vztlak těla nebo nerovnosti povrchu vody. Opakované měření několikrát může pomoci získat přesnější výsledek. Je také třeba věnovat pozornost tomu, že tato metoda platí pouze pro těla, která plavou ve vodě nebo jsou na dně nádoby.
Metody pro měření objemu těla ponořeného do vody
- Metoda pomocí vztlaku. Tato metoda je založena na archimedově principu, podle kterého tělo ponořené do kapaliny zažívá podpůrnou sílu rovnající se hmotnosti vytlačené tekutiny. K určení objemu těla lze změřit vztlak tohoto tělesa a poté použít Archimédův vzorec.
- Metoda s použitím odstupňovaného válce. Při této metodě je tělo ponořeno do speciálního válce s odstupňovaným objemem. Poté se měří změna hladiny kapaliny ve válci a pomocí příslušného vzorce se určuje objem těla.
- Metody pomocí archimédové váhy. Na této metodě jsou založena speciální zařízení zvaná archimédové váhy. Umožňují určit objem ponořeného těla pomocí různých fyzikálních principů, jako je měření změny reakce odpružení nebo změny vzduchových bublin uvolňujících se zpod těla.
Volba metody závisí na podmínkách experimentu, dostupnosti zařízení a přesnosti požadované pro konkrétní měření. Každá z výše uvedených metod má své výhody a nevýhody, proto je důležité v každém případě zvolit vhodnou metodu.
Vytvoření grafu závislosti objemu těla na ponořené části vody
Pro vytvoření grafu je nutné nejprve provést experiment, během kterého se měří objem těla a ponořené části vody. Výsledná data jsou poté vložena do tabulky, kde jeden sloupec obsahuje hodnoty objemu ponořené části vody a druhý odpovídající hodnoty objemu těla.
Na základě těchto údajů lze sestavit graf, kde se v ose absces ukládá objem ponořené části vody a v ose ordinat objem těla. Body odpovídající hodnotám z tabulky jsou spojeny čarami, což umožňuje vizuálně představit závislost objemu těla na ponořené části vody.
Pro snadnou analýzu grafu lze provést jeho aproximaci. Konstrukce aproximační křivky umožňuje najít matematickou závislost mezi objemem těla a ponořenou částí vody. Pokud je například výsledná křivka přímkou, může to znamenat lineární závislost mezi těmito veličinami.
Zkoumání závislosti objemu těla na ponořené části vody umožňuje nejen znát objem těla, ale také pochopit fyzikální zákon popisující tento jev. Takové experimenty jsou zvláště důležité v hydrostatice a v rámci studia archimedovy síly, ke které dochází při ponoření těla do kapaliny.