Lekterlasting: Arkimedes' lov

Et pedagogisk simuleringsspill. Forutsi hvor dypt en lekter ligger, hvor mye den kan bære, og hvorfor is og stålbåter flyter; last den så og følg med på vannlinjen.

OppdriftFlyting

HAVN

Tom lekter

Klar
Slå på JavaScript for å laste lekterne. Instruksjonene og det gjennomregnede eksemplet kan fortsatt leses.
VannLekter, is eller båtForutsigelsen dinDypgangsmerker
OppdriftF_b = ρ·g·V

Tid

0.00 s

t

Dypgang

— m

d

Fortrengt vann

— m³

V = A·d

Oppdrift

— kN

F_b = ρ·g·V

Vannets tetthet

— kg/m³

ρ

Forutsi før du laster

Skriv forutsigelsen din for å gjøre havnen klar. Last er av til det finnes et svar.

Forutsi hvor vannlinjen havner.

Oppdragspoeng—

En forutsigelse innenfor 2 % gir 100 poeng; en last må flyte med høyst 2 % til gode. Riktig på første kjøring gir 50 til. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Lekterlasting

  1. Velg hva som skal flyte, og les størrelsen, massen og vannets tetthet på kortet.
  2. En gjenstand som flyter, fortrenger sin egen masse i vann: ρ·V = M. For en kasse er V = L × B × d, så d = M ÷ (ρ·L·B).
  3. Skriv forutsigelsen din og trykk på Last. Kranen senker gjenstanden, eller lasten kommer om bord, jevnt.
  4. Følg den oransje streken på skroget: den viser vannlinjen fra forutsigelsen din ved siden av den virkelige.

Hvorfor flyter ting?

Vann skyver alt som er i det, oppover. Denne oppdriften er lik tyngden av vannet gjenstanden fortrenger: F_b = ρ·g·V, Arkimedes' lov. En gjenstand som flyter, synker til dette vannet veier like mye som gjenstanden selv; da er kreftene i balanse. En lekter på 24 t fortrenger altså 24 t vann, 24 m³ ferskvann, og synker akkurat så dypt som dette volumet krever. Last den, og den synker dypere; når vannet når dekket, kan den ikke fortrenge mer, og ekstra last får den til å ta inn vann. Om noe flyter, avhenger av gjennomsnittlig tetthet, hele massen delt på hele volumet. En stålbåt er mest luft inni, så den gjennomsnittlige tettheten er langt under vannets, selv om stål har nesten åtte ganger så stor tetthet. Vannets tetthet betyr også noe: sjøvann har større tetthet enn elvevann, så et skip ligger litt høyere i havet, og is på 917 kg/m³ flyter med omtrent ni tideler under overflaten.

En avgrenset læringsmodell

Alt som flyter, er en kasse med flat bunn og rette sider, så volumet under vann er A·d, med A = L × B. Vannet er stille og tettheten fast, bortsett fra at den endres jevnt fra 1025 til 1000 kg/m³ mens lekteren går inn i elva. Lasten kommer jevnt på vannet i 2 s, så langsomt at gjenstanden alltid ligger på d = M ÷ (ρ·A) uten å gynge. Når dypgangen når dekkshøyden H, stopper lastingen, og lekteren vises mens den synker i 1 s; innenfor 0,05 % av dekket regnes den fortsatt som flytende. En last er riktig hvis lekteren flyter med høyst 2 % til gode; alle andre forutsigelser innenfor 2 %. g = 9,8 m/s². Spilles i sanntid.

Når du bytter språk, beholdes det som flyter, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.