Plávanie a potápanie telies
Prečo drevená kocka pláva a rovnako veľká kovová kocka sa potopí?
Čo sa naučíš
- Porovnám hustotu telesa a kvapaliny.
- Určím, či teleso pláva, vznáša sa alebo sa potápa.
Experiment
Borovica má 500 kg/m³ a voda 1000 kg/m³. Plávajúca kocka je ponorená z polovice, lebo len tak sa vztlak vyrovná tiaži. Železo sa potopí celé.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Bude borovicová kocka plávať?
Porovnať 500 kg/m³ dreva s 1000 kg/m³ vody.
- Vyber drevo a vodu.
- Predpovedz správanie.
- Nastav pokus a prečítaj ponorenú časť.
Správanie je pláva.
Overenie pochopenia
Polystyrén s hustotou 30 kg/m³ vo vode:
Aká ponorená časť vyjde pre hustotu 800 kg/m³ vo vode 1000 kg/m³? Odpovedz desatinným číslom.
Vysvetlenie
Drevená kocka ostane na hladine a ponorená časť je 0,50. Železo klesne na dno a ponorená časť je 1.
O tom, či teleso pláva, rozhoduje porovnanie hustôt, nie samotná hmotnosť. Ak je teleso redšie, stačí ponoriť takú časť objemu, aby vytlačená kvapalina vážila toľko ako teleso. Ak je hustejšie, ani celý objem vytlačenej kvapaliny tiaž nevyrovná a teleso klesá.
Pojmy
- Plávanie
- Hustota telesa je menšia ako hustota kvapaliny.
- Potápanie
- Hustota telesa je väčšia a teleso klesá.
- Vznášanie
- Hustoty sú v modeli takmer rovnaké.
Príklad
Ľad s hustotou 917 kg/m³ pláva na vode. Preto je väčšina kryhy pod hladinou, nie nad ňou.
Čo sa často mýli
- Veľká loď pláva, aj keď je z ocele, lebo s dutinami má priemernú hustotu menšiu ako voda. Plný oceľový kváder nie.
- Ťažké drevo môže plávať, ak je redšie ako voda.
Čo model zjednodušuje
Model nerieši vlny, nasiaknutie dreva ani povrchové napätie.
Vzorce
Ponorená časť
Pri plávaní je podiel ponoreného objemu rovný podielu hustôt.
- V_{ponor}
- ponorený objem, m³
- V
- objem telesa, m³
- \rho
- hustota, kg/m³
Kedy platí: Teleso pláva v pokoji a kvapalina má v celom objeme rovnakú hustotu. Keď vyjde pomer väčší ako 1, teleso sa potopí a ponorený je celý objem.