Изучение действия закона Архимеда в воде

А эти эксперименты лучше проводить на берегу водоёма летним днём в хорошую погоду или (на худой конец) в ванной комнате. Опыт веселее проходит в компании друзей. Вам понадобятся несколько шариков, желательно из толстой резины.

• Надуйте шарики до разного размера. Они лёгкие и плавают на поверхности воды.

• Попытайтесь утопить шарики. Это весёлое, но трудное задание. У вас может не хватить силёнок, чтобы утопить большой шар. Когда «победите» силу Архимеда (выталкивающую силу), проведите расчёт и оцените свою силу: F А = gV = g · 4/3 · R 3, где F А – сила Архимеда, или выталкивающая сила, Н; – плотность воды (1000 кг/ м3); g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2); = 3,14; R – радиус шарика, м. Оцените радиус – обхватите шарик ниткой и разделите полученную длину нити на 2 (длина окружности L = 2 R).

Изучение действия закона Архимеда в воздухе

Братьям Монгольфье в XVIII в. удалось изготовить большой шар, наполнить его лёгким газом (горячим воздухом) и отправиться в воздушное путешествие. Такие воздушные шары в честь братьев-изобретателей стали называть монгольфьерами. Вам понадобятся два шарика, один из которых наполнен гелием.

• Привязываем к шарику с гелием маленькую лёгкую игрушку и отпускаем шарик.

• Второй шарик надуваем воздухом и отпускаем.

Наблюдение. Шарик с гелием летит вверх, а шарик с воздухом опускается.

Об ъяснение. Плотность гелия меньше плотности воздуха. Выталкивающая сила, действующая на этот шарик, больше силы тяжести, и он устремляется вверх – «всплывает». Надутый шарик тяжелее вытесненного им воздуха. Он «тонет».

Испытание воздушного шарика на прочность

• Попробуйте иголкой проткнуть воздушный шарик, чтобы он не лопнул с шумом.

Подсказка. Это можно сделать тремя способами: 1) с боков, где резина сильно растянута, приклеить кусочек скотча и проколоть шарик в этом месте – такой трюк проделывают клоуны в цирке; 2) там, где резина наиболее толстая, т.е. «на макушке»; 3) там, где резина не натянута – где нитка.

Примечание. Отверстие от иголки настолько маленькое, что шарик сдувает ся незаметно. После удачных экспериментов проколите шарик насквозь спицей или острой деревянной палочкой.

Изучение давления

Мы настолько привыкли к тому, что надутый шарик, попав на остриё, с шумом лопается, что шарик на гвоздях под тяжестью груза воспринимается нами как сверхъестественное явление. Тем не менее это факт… Вам понадобятся ипликатор (Кузнецова, Ляпко) или доска с равномерно набитыми гвоздями (через каждый сантиметр).

• Надуваем воздушный шарик и кладём его на острия ипликатора Кузнецова.

• Осторожно сверху надавливаем на шарик. Увеличиваем нажим. Хватит ли у вас сил нажать так, чтобы он лопнул?

Наблюдение. Самое удивительное, что шарик, лежащий на остриях, только сплющивается под нажимом, но не лопается!

Объяснение. Из-за большого количества остриёв, с которыми соприкасается шарик, давление на оболочку шарика оказывается незначительным, допустимым для тонкой резины. Воздушный шарик на гвоздях выдерживает 60 Н (груз массой 6 кг)!