Näin pelaat Punnitus veden alla -peliä
- Valitse koe ja lue kortista massa, tilavuus tai lukemat ilmassa ja vedessä.
- Nesteen alla kappale syrjäyttää oman tilavuutensa, ja neste työntää ylöspäin yhtä suuren nestemäärän painolla: F_b = ρ·g·V.
- Vaaka näyttää painon miinus nosteen: R = W − F_b. Kirjoita ennusteesi ja paina Aloita.
- Katso kuppia: yli valunut neste painaa täsmälleen sen, minkä vaaka menettää.
Miksi kivi painaa veden alla vähemmän?
Vesi painaa sitä enemmän, mitä syvemmälle mennään, joten upoksissa olevaan kappaleeseen kohdistuva työntö alhaalta on suurempi kuin ylhäältä. Ero on ylöspäin suuntautuva voima, ja Arkhimedes keksi, kuinka suuri se on: kappaleen syrjäyttämän nesteen paino, F_b = ρ·g·V. Ripusta kivi jousivaakaan ja laske se astiaan, joka on täynnä nokkaan asti: kiven syrjäyttämä vesi valuu kuppiin, ja vaaka menettää täsmälleen sen veden painon. Näin jousivaa'asta tulee mittalaite. Sen menetys kertoo minkä tahansa epäsäännöllisen kappaleen tilavuuden, V = F_b ÷ (ρ·g). Paino ilmassa jaettuna menetyksellä kertoo, montako kertaa vettä tiheämpi kappale on: näin kultasepän kruunu voidaan testata sulattamatta sitä. Vähemmän tiheässä nesteessä, kuten öljyssä, sama tilavuus työntää vähemmän, joten vaaka näyttää enemmän. Ja vain upoksissa oleva osa lasketaan: puoliksi upotettuun kappaleeseen vaikuttaa puolet nosteesta.
Rajattu oppimismalli
Kappale roikkuu jousivaa'assa ja laskeutuu tasaisesti 2 s: 3 cm pinnan yläpuolelta 2 cm syvemmälle kuin täysi upotus vaatii, tai kirjoittamaasi syvyyteen (ei koskaan syvemmälle). Astia on täynnä nokkaan asti, joten jokainen upoksiin menevä cm³ työntää yhden cm³:n kuppiin, ja pinta pysyy nokan tasolla. Noste on F_b = ρ·g·V, jossa V on upoksissa oleva osa, ja vaaka näyttää R = W − F_b. Kappale ei koskaan kosketa astiaa. Kappale ja astia ovat mittakaavassa; kuppi ei. Vastaukset 2 %:n tarkkuudella ovat oikein. Veden tiheys on 1000 kg/m³, öljyn 800 kg/m³; g = 9,8 m/s². Etenee reaaliajassa.