Archimedische Kraft es ist eines der Hauptthemen beim Physikstudium in der 7. Klasse. Diese Kraft wirkt auf einen Körper, der in Flüssigkeit oder Gas eingetaucht ist und nach oben zeigt. Die Bestimmung der archimedischen Kraft und ihre Wirkung auf das Schwimmen des Körpers in Flüssigkeit sind wichtige Aspekte des zu untersuchenden Themas.
Die Bestimmung der archimedischen Kraft kann mit mehreren grundlegenden Methoden durchgeführt werden. Eine davon ist die Methode, den Körper in ein mit Flüssigkeit gefülltes zylindrisches Röhrchen einzutauchen und die Masse der verdrängten Flüssigkeit zu messen. Durch die bekannte Formel der Flüssigkeitsdichte und des Volumens der verdrängten Flüssigkeit kann die archimedische Kraft berechnet werden.
Eine andere Methode ist die Methode, den Körper in Luft und Flüssigkeit zu wiegen. In diesem Fall ist es notwendig, die Waage beim Wiegen des Körpers in der Luft und beim Eintauchen in die Flüssigkeit zu vergleichen. Die Differenz der Waage wird gleich der auf den Körper wirkenden archimedischen Kraft sein. Diese Methode ermöglicht es Ihnen, den direkten Einfluss der archimedischen Kraft auf das Körpergewicht in der Flüssigkeit zu sehen.
Das Studium der archimedischen Kraft und ihrer Definitionsmethoden wird von verschiedenen Beispielen begleitet. Eine davon ist das Schwimmen eines U-Bootes. Durch die Anwendung des Archimedes-Prinzips kann ein U-Boot auf dem Wasser schwimmen, da die Archimedes-Kraft, die dem Gewicht des vom U-Boot verdrängten Wassers entspricht, es ihm ermöglicht, auf der Oberfläche zu schwimmen.
Definition der archimedischen Kraft in der 7. Klasse: Grundlegende Methoden und Beispiele
- Methode zum Ausstoßen von Flüssigkeit. Um es durchzuführen, müssen Sie einen Wassertank auf die Waage stellen und die Wassermasse messen. Dann wird der Körper in den Tank eingetaucht und die Wassermasse wird erneut gemessen. Die Gewichtsdifferenz vor und nach dem Eintauchen des Körpers entspricht der Masse der ausgestoßenen Flüssigkeit. Dies ermöglicht es, die Archimedes-Stärke zu bestimmen.
- Methode zur Messung des Volumens der verdrängten Flüssigkeit. Diese Methode verwendet das Archimedes-Prinzip - ein Körper, der in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, drückt ein Flüssigkeitsvolumen aus, das dem Volumen des Körpers selbst entspricht. Um die archimedische Kraft zu bestimmen, wird das Volumen der verdrängten Flüssigkeit gemessen, das dem Volumen des eingetauchten Körpers entspricht.
- Die Methode zur Verwendung von Schwimmern. In diesem Fall wird der Körper an einem Schwimmer befestigt, der sich anheben und senken kann. Die Spannung des Fadens, an dem der Schwimmer befestigt ist, wird gemessen. Es entspricht der archimedischen Kraft, die auf den untergetauchten Körper wirkt.
Beispiele für die Definition der archimedischen Kraft:
- Bestimmung der archimedischen Kraft, die auf einen in Wasser eingetauchten Eiswürfel wirkt. Bei der Methode zum Ausstoßen einer Flüssigkeit wird die Gewichtsdifferenz des Wassers vor und nach dem Eintauchen des Würfels gemessen, die der Masse der auszustossenden Flüssigkeit entspricht.
- Bestimmung der archimedischen Kraft, die auf die in Wasser getauchte Kugel wirkt. Bei Verwendung der Methode zur Messung des Volumens der verdrängten Flüssigkeit wird das Volumen der verdrängten Flüssigkeit gemessen, das dem Volumen des untergetauchten Körpers entspricht.
- Bestimmung der archimedischen Kraft, die auf ein in Wasser getauchtes Reagenzglas wirkt. Bei der Verwendung der Schwimmermethode wird die Zugkraft des Fadens gemessen, an dem der Schwimmer befestigt ist, was der Archimedeskraft entspricht, die auf das eingetauchte Reagenzglas wirkt.
Ein intuitiver Ansatz zur Bestimmung der archimedischen Kraft
Wenn der Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas eintaucht, erfährt er eine nach oben gerichtete aufschwingende Kraft. Die Quelle dieser Kraft ist der Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases auf den zu versenkenden Körper.
Mit einem intuitiven Ansatz kann festgestellt werden, dass die Archimedes-Kraft der Schwerkraft der untergetauchten Substanz entspricht. Wenn der Körper im Gleichgewicht ist, wird die Schwerkraft genau durch die archimedische Kraft ausgeglichen, und das Objekt wird auf der Oberfläche der Flüssigkeit oder des Gases schweben.
Um dieses Prinzip zu demonstrieren, können Sie verschiedene Gegenstände verwenden und zeigen, dass sie je nach Dichte entweder in Flüssigkeiten auftauchen oder sinken. Zum Beispiel können Sie den Auftrieb von Plastilin und den Auftrieb eines Kunststoff- oder Metallgegenstandes vergleichen.
Ein intuitiver Ansatz macht es daher möglich zu verstehen, dass die archimedische Kraft von der Dichte des untergetauchten Mediums und dem Volumen des untergetauchten Körpers abhängt.
Archimedes 'Gesetz und seine Anwendung zur Bestimmung der Kraft eines Körpers, der in eine Flüssigkeit eingetaucht ist
Es gibt mehrere grundlegende Methoden, um die archimedische Kraft zu bestimmen:
| Methode | Die Beschreibung | Beispiele |
|---|---|---|
| Methode des proportionalen Gewichts | Der Körper wird in Luft und Flüssigkeit gewogen. Die archimedische Kraft wird durch die Differenz der Wägeergebnisse bestimmt. | Eintauchen der Metallplatte in Wasser oder Öl. |
| Messzylindermethode | Der Körper wird mit der Flüssigkeit in einen Messzylinder eingetaucht und das Volumen der verdrängten Flüssigkeit wird gemessen. Die archimedische Kraft entspricht dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit. | Ein dichtes Objekt in ein Glas Wasser eintauchen. |
| Die Methode des Abstiegs der Last auf den Faden | Der Körper wird in die Flüssigkeit eingetaucht und die Fadenspannung wird vor dem Eintauchen und nach dem Herausziehen des Körpers gemessen. | Eintauchen der Platte mit gebundener Ladung in Wasser. |
Das Archimedes-Gesetz und die Methoden zur Bestimmung der Archimedes-Kraft haben eine breite praktische Anwendung. Sie werden in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie wie Schiffbau, Hydrodynamik, Luftfahrt und vielen anderen verwendet.
Verwenden einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Archimedes-Kraft
Die Messeinheit ist ein spezielles Gerät, das aus einer an einer Feder aufgehängten Last besteht. Die Ladung wird in Wasser oder eine andere Flüssigkeit abgesenkt und beginnt unter dem Einfluss der archimedischen Kraft nach oben zu steigen.
Das Grundprinzip der Messeinrichtung besteht darin, dass die Kraft, mit der die Last die Feder zieht, proportional zum Wert der archimedischen Kraft ist. So kann durch Messung der Ausdehnung der Feder die Größe der auf die Last wirkenden Archimedes-Kraft bestimmt werden.
Um das Experiment durchzuführen, müssen Sie die Ladung an eine Feder hängen und die Anfangsposition der Ladung messen. Dann müssen Sie die Ladung in Wasser oder eine andere Flüssigkeit senken und die Position fixieren, wenn die Ladung aufhört zu steigen. Durch Messen der Positionsdifferenz kann man die Ausdehnung der Feder und damit die archimedische Kraft bestimmen.
Ein Beispiel für die Verwendung einer Messeinrichtung zur Bestimmung der archimedischen Kraft ist die Erfahrung mit einem schwimmenden Körper. Wenn die Ladung an einer Feder aufgehängt und in ein Glas Wasser gesenkt wird und dann Salz in das Glas gegeben wird, erhöht sich die Flüssigkeitsdichte. In diesem Fall erhöht sich auch die Archimedeskraft, was zu einer größeren Dehnung der Feder führt. So kann die Abhängigkeit der archimedischen Kraft von der Flüssigkeitsdichte veranschaulicht werden.
Die Verwendung einer Messeinrichtung ermöglicht genauere Ergebnisse bei der Bestimmung der archimedischen Kraft. Diese Methode vermeidet einige Fehler, die mit der Messung des Volumens des eingetauchten Körpers und der Hebekraft der Ladung verbunden sind.
