VY_32_INOVACE_14_30_ Chování těles v kapalině

Chování těles v kapalině Anotace: Prezentace může sloužit jako výkladové, opakovací učivo Anotace: Prezentace může sloužit jako výkladové, opakovací učivo Autor: Mgr. Andrea Masaříková Autor: Mgr. Andrea Masaříková Jazyk: Čeština Jazyk: Čeština Očekávaný výstup: pochopí chování různých těles ponořených do kapalin, princip ponorek Očekávaný výstup: pochopí chování různých těles ponořených do kapalin, princip ponorek Speciální vzdělávací potřeby: dataprojektor, interaktivní tabule Speciální vzdělávací potřeby: dataprojektor, interaktivní tabule Klíčová slova: těleso se vznáší, stoupá,potápí se Klíčová slova: těleso se vznáší, stoupá,potápí se Druh učebního materiálu: prezentace Druh učebního materiálu: prezentace Cílová skupina: žák Cílová skupina: žák Stupeň a typ vzdělávání: základní vzdělávání – druhý stupeň Stupeň a typ vzdělávání: základní vzdělávání – druhý stupeň Typická věková skupina: 12 – 15 let Typická věková skupina: 12 – 15 let

Chování těles v kapalině Pokusy Těleso se vznáší, stoupá,potápí se Princip ponorek Příklady

Pokus :vztlaková síla a chování těles v kapalině Úkol: Dokažte existenci vztlakové síly a popište chování těles v kapalině v závislosti na kapaliny. Pomůcky: Čerstvé vejce, průhledná nádoba, sůl, voda, lžíce. Příprava a provedení: Do nádoby nalijeme vodu a dáme do ní vejce. Pokud je čerstvé, klesne ke dnu. Nasypeme do nádoby větší množství soli. Postupným rozpouštěním soli (mícháním) dosáhneme toho, že se vejce bude v roztoku vznášet a posléze se částečně vynoří nad hladinu.

Schéma: Poznámky: Míchání nesmí být příliš intenzivní (roztok zneprůhlední). Pokud není vejce čerstvé, vynoří se už v čisté vodě.

Závěr: Je-li hustota tělesa větší než hustota kapaliny, těleso klesá na dno. Je-li hustota tělesa a kapaliny stejná, těleso se vznáší. Je-li hustota tělesa menší než hustota kapaliny, těleso plave na kapalině a částečně se vynoří. Např: ledovec – nad hladinou vyčnívá jen asi jedna desetina objemu ledovce.

Vysvětlení - síly působící na těleso Na těleso působí 2 síly: Tíhová síla působí směrem dolů F G = m. g = V. ρ tělesa. g Vztlaková síla působící směrem nahoru F vz = V. ρ kapaliny. g Objem tělesa V a gravitační konstanta g jsou ve vzorcích stejné Chování tělesa záleží na hustotě.

Těleso se potápí Je-li hustota tělesa větší než hustota kapaliny, pak F VZ < F g, výslednice sil F směřuje dolů, má velikost F = F g - F VZ a těleso klesá ke dnu. Takto se chovají např. kovové předměty ve vodě.

Těleso se vznáší Je-li hustota tělesa rovna hustotě kapaliny, pak F VZ = F g, výslednice sil F má nulovou hodnotu a těleso se v kapalině vznáší. Ve vodě se vnášejí např. ryby a mořští živočichové.

Těleso plave - stoupá k hladině Je-li hustota tělesa menší než hustota kapaliny, pak F VZ > F g, výslednice sil F směřuje nahoru a těleso stoupá k volné hladině kapaliny. Na vodě plave dřevěná špejle, polystyrén …

Zapamatuj si: těleso se vznášíF VZ = F g ρ t = ρ k těleso stoupáF VZ > F g ρ t < ρ k těleso se potápíF VZ ρ k F VZ - vztlaková sílaρ t - hustota tělesa F g - tíhová sílaρ k - hustota kapaliny

Otázka: Jak mohou na hladině moří a řek plout obrovské lodě vyrobené z tlustých železných plátů, když hustota železa je mnohem větší než hustota vody?

Pokus - důkaz vztlakové síly Úkol: Dokažte vztlakovou silu pro dvě stejně velká tělesa o různé hustotě Postup: Pingpongový míček obalíme jemnou vrstvou plastelíny a vhodíme do nádoby s vodou( použili jsme žlutou barvu plastelíny). Zhotovíme kuličku o stejné velikosti a vhodíme do stejné nádoby (modrá barva plastelíny).

Závěr: Velikost vztlakové síly je v obou případech stejná, neboť tělesa mají stejný objem. Modrá kulička klesla ke dnu, protože její průměrná hustota je větší než hustota kapaliny a tíhová síla směrem dolů je větší než vztlaková síla působící směrem nahoru.

Vysvětlení Plavání závisí na průměrné hustotě tělesa. Průměrná hustota znamená průměr hustoty plastelíny i hustoty vzduchu uvnitř pingpongového míčku.

Vraťme se k otázce lodí a ponorek Při vhodném tvaru mohou plavat i tělesa, která mají větší hustotu než kapalina, protože ponořenou část tělesa tvoří i vzduch s malou hustotou. Hustota ponořeného celku je menší než hustota kapaliny

Princip ponorek Ponoření a vynoření ponorky Snad ani nepřekvapí, že jedním z prvních, kteří se zabývali myšlenkou konstrukce ponorky, byl všestranný renezanční umělec a technik Leonardo da Vinci. O století později (1578) provedl svůj nákres ponorky Angličan William Borne. Ale ani jeho nákres nebyl realizován. Zajímavé je, že jeho návrh už byl založen na vyrovnávacích nádržích, jejichž naplňování nebo vyprazdňování umožňuje pohyb ponorky dolů nebo nahoru, tj. na stejném principu jako u dnešních ponorek.

Vztlakovou silou působí na tělesa nejen kapaliny, ale také plyny. Nadlehčována jsou tedy i všechna tělesa ve vzduchu. Vztlaková síla plynů působící na tělesa je však mnohem menší než vztlaková síla kapalin, což je způsobeno menší hustotou plynu (např. hustota vzduchu je, hustota vody je ).

Příklad 1 Bude na vodě plavat dutá železná krychle s hmotností 2 kg a délkou hrany 13 cm? Řešení: ρ železa = 7870 kg/m 3 F G = m. g = = 20 N F vz = V. ρ vody. g = 0, =21,97 N V = a.a.a = 0,13. 0,13. 0,13 = 0,002197m 3

Příklad 2 Jaký bude objem ponořené části dřevěného špalku s hustotou 700 kg/m 3 a s objemem 0,02 m 3, který plave na vodě? Řešení: Protože špalek je v rovnováze platí že F g = F vz proto m. g = V pod. ρ vody. g m. g / ρ vody. g = V pod m = V. ρ dřeva / = V pod m = 0, ,0014 m 3 = V pod m = 14 kg

Zdroje ph.htmlhttp://archimeduvzakon.chytrak.cz/paragra ph.html ww.prezentace-fyzika-chemie.wz.cz/ ​ Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ].