Cum se joacă Încărcătura barjei
- Alege un corp plutitor și citește dimensiunile lui, masa lui și densitatea apei de pe fișă.
- Un corp care plutește dezlocuiește propria masă de apă: ρ·V = M. Pentru o cutie, V = L × B × d, deci d = M ÷ (ρ·L·B).
- Scrie predicția ta și apasă Încarcă. Macaraua coboară corpul plutitor, sau încărcătura urcă la bord, uniform.
- Privește linia portocalie de pe cocă: arată linia de plutire dată de predicția ta, lângă cea adevărată.
De ce plutesc lucrurile?
Apa împinge în sus orice se află în ea. Această împingere este egală cu greutatea apei pe care o dezlocuiește obiectul: F_A = ρ·g·V, principiul lui Arhimede. Un obiect care plutește se afundă până când acea apă cântărește cât obiectul însuși, iar atunci forțele se echilibrează. Astfel o barjă de 24 t dezlocuiește 24 t de apă, 24 m³ de apă dulce, și plutește la adâncimea pe care o cere acel volum. Încarc-o și se afundă mai mult; când apa ajunge la punte nu mai poate dezlocui alta, iar o încărcătură în plus o inundă. Dacă ceva plutește depinde de densitatea lui medie, toată masa pe tot volumul. O barcă de oțel este în interior mai mult aer, deci densitatea ei medie este mult mai mică decât a apei, chiar dacă oțelul este de aproape opt ori mai dens. Contează și densitatea apei: apa de mare este mai densă decât cea de râu, deci o navă plutește puțin mai sus pe mare, iar gheața, 917 kg/m³, plutește cu aproximativ nouă zecimi sub suprafață.
Un model de învățare țintit
Fiecare corp plutitor este o cutie cu fund plat și pereți drepți, deci volumul de sub apă este A·d, cu A = L × B. Apa este nemișcată și densitatea ei fixă, cu excepția faptului că se schimbă uniform de la 1025 la 1000 kg/m³ pe măsură ce barja intră în râu. Încărcătura ajunge pe apă uniform în 2 s, destul de încet încât corpul plutitor să stea mereu la d = M ÷ (ρ·A) fără să oscileze. Dacă pescajul atinge înălțimea punții H, încărcarea se oprește, iar barja este desenată scufundându-se timp de 1 s; în limita a 0,05% de punte contează încă drept plutind. O încărcătură este corectă dacă barja plutește cu cel mult 2% rezervă; orice altă predicție în limita a 2%. g = 9,8 m/s². Se desfășoară în timp real.