Jak grać w Ważenie pod wodą
- Wybierz test i odczytaj z karty masę, objętość albo wskazania w powietrzu i w wodzie.
- Pod powierzchnią cieczy przedmiot wypiera swoją objętość, a ciecz wypycha go w górę z siłą równą ciężarowi tej ilości cieczy: F_b = ρ·g·V.
- Siłomierz wskazuje ciężar minus ten wypór: R = W − F_b. Wpisz przewidywanie i naciśnij Start.
- Obserwuj kubek: ciecz, która się wylewa, waży dokładnie tyle, ile traci siłomierz.
Dlaczego kamień waży mniej pod wodą?
Woda naciska tym mocniej, im głębiej się zanurzysz, więc na wszystko pod wodą parcie od dołu jest większe niż od góry. Różnica to siła skierowana w górę, a Archimedes odkrył, jak jest duża: równa się ciężarowi cieczy wypartej przez ciało, F_b = ρ·g·V. Zawieś kamień na siłomierzu i opuść go do naczynia napełnionego po przelew: wyparta woda spływa do kubka, a siłomierz traci dokładnie tyle, ile ta woda waży. To zmienia siłomierz w przyrząd pomiarowy. To, co traci siłomierz, daje objętość dowolnego nieregularnego kształtu, V = F_b ÷ (ρ·g). Ciężar w powietrzu podzielony przez stratę mówi, ile razy przedmiot jest gęstszy od wody; tak można sprawdzić koronę złotnika bez jej przetapiania. W mniej gęstej cieczy, takiej jak olej, ta sama objętość wypycha słabiej, więc siłomierz wskazuje więcej. Liczy się tylko część zanurzona w cieczy, więc przedmiot zanurzony do połowy odczuwa połowę wyporu.
Model skupiony na nauce
Przedmiot wisi na siłomierzu i jest opuszczany równomiernie przez 2 s, od 3 cm nad powierzchnią do 2 cm za pełnym zanurzeniem albo do głębokości, którą wpiszesz (nigdy głębiej). Naczynie jest napełnione po przelew, więc każdy zanurzony cm³ wypycha jeden cm³ do kubka, a powierzchnia pozostaje na poziomie przelewu. Wypór to F_b = ρ·g·V, gdzie V to część zanurzona w cieczy, a siłomierz wskazuje R = W − F_b. Przedmiot nigdy nie dotyka naczynia. Przedmiot i naczynie są w skali; kubek nie. Odpowiedzi z dokładnością do 2% są dobre. Woda ma 1000 kg/m³, olej 800 kg/m³; g = 9,8 m/s². Odtwarzane w czasie rzeczywistym.