O densitate de la Science Buddies

științei

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Concepte cheie
Apă
Densitate
Fizică
Hidrodinamică
Dinamica fluidelor

Introducere
V-ați întrebat vreodată cum poate pluti o navă din oțel? Dacă aruncați un șurub de oțel într-o găleată de apă, șurubul se scufundă rapid în partea de jos. Atunci cum poate pluti o navă de oțel? Și mai bine, cum poate o navă de oțel să transporte o sarcină grea fără să se scufunde? Are legătură cu densitatea navei (inclusiv încărcătura acesteia) în raport cu densitatea apei. În această activitate, veți face mici "bărci" din folie de aluminiu pentru a explora modul în care dimensiunea și forma lor afectează cantitatea de greutate pe care o transportă și modul în care aceasta se referă la densitatea apei.

fundal
Ce determină dacă un obiect plutește sau se scufundă? Este densitatea (masa pe unitate de volum) a obiectului în comparație cu densitatea lichidului în care se află. Dacă obiectul este mai dens decât fluidul, obiectul se va scufunda. Dacă obiectul este mai puțin dens, atunci acesta va pluti.

Cu o navă cu carcasă din oțel, forma carenei determină cât de bine plutește și cât de mult poate suporta o sarcină. Pe o navă goală cu o carenă de oțel care cuprinde un volum de aer, densitatea navei este egală cu suma masei carcasei de oțel și a masei aerului închis, totul împărțit la volumul corpului: nava plutește deoarece densitatea sa este mai mică decât densitatea apei. Dar când încărcătura sau altă greutate este adăugată navei, densitatea acesteia devine acum suma masei corpului de oțel, a aerului închis și mărfuri, toate împărțite la volumul corpului. Dacă se adaugă prea multă greutate, densitatea navei devine mai mare decât cea a apei și se scufundă. Excesul de marfă ar trebui aruncat peste bord în grabă sau este timpul să abandoneze nava!

Materiale
• Folie de aluminiu
• Rigla
• Bandă
• Calculator
• Resturi de bucată de hârtie și pix sau creion
• Găleată, cadă, chiuvetă sau vas de vase
• Apă
• Bani mărunți. Este posibil să aveți nevoie de până la 200, în funcție de dimensiunea și forma bărcilor pe care le fabricați.
• Cârpe sau prosoape de hârtie
• Orez uscat și cană de măsurare (opțional)


Observații și rezultate
Coca mai mare pentru barcă a suportat o cantitate mai mare de greutate? Aveau ambele corpuri o densitate similară chiar înainte de scufundare, care era de aproximativ un gram pe centimetru cub - densitatea apei?

Când puneți pentru prima dată una din corpurile bărcii pe apă, aceasta ar trebui să plutească, deoarece densitatea sa totală este mai mică decât cea a apei. Pe măsură ce adăugați bănuți la corp, densitatea acestuia crește, iar corpul pluteste mai jos. În cele din urmă, când se adaugă suficienți bănuți, densitatea corpului navei este aproximativ egală cu cea a apei. Acest lucru se întâmplă chiar înainte de adăugarea banului care scufundă carena. Coca se scufundă deoarece densitatea sa a devenit în cele din urmă mai mare decât cea a apei. În consecință, densitatea corpului chiar înainte de scufundare ar trebui să fie aproximativ egală cu densitatea apei, care este de un gram pe centimetru cub. Chiar dacă corpul mai mare suportă mai multă greutate, are și un volum mai mare, iar ambele corpuri ar trebui să aibă aproximativ o densitate de un gram pe centimetru cub chiar înainte de scufundare. (Este posibil ca densitățile dvs. să nu fi fost exact acestea, dar să fi variat între 0,7 și 1,3 grame pe centimetru cub. Sursele de eroare care ar putea fi eliminate pentru a vă oferi un răspuns mai apropiat de densitatea reală a apei includ calculul mai precis al volumului fiecăruia corp, folosind ceva mai mic decât banii și incluzând greutatea corpului în calculele dvs.)

A curăța
Asigurați-vă că reciclați folia de aluminiu când ați terminat testarea corpurilor.

Mai multe de explorat
Cum plutește o barcă dacă este grea ?, de la Universitatea din California, Santa Barbara, ScienceLine
Rainbows on Titan, de la NASA Science News
Scafandru cartezian, de la PBS Kids DragonflyTV
Câtă greutate poate pluti barca ta ?, de la Science Buddies

Această activitate ți-a fost adusă în parteneriat cu Science Buddies