VY_32_INOVACE_269 Název školy Základní škola a mateřská škola Ploskovice, p.o., okr. Litoměřice Číslo projektu CZ.1.7/1.4.00/21.1113 Název projektu „Zlepšení kvality vzdělávání na ZŠ a MŠ Ploskovice“ Číslo a název šablony klíčové aktivity III/2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název ověřovaného materiálu Archimédův zákon Jméno autora výukového materiálu Ing. Jan KUBŮ Datum, ve kterém byl VM vytvořen 19. 3. 2012 Ročník, pro který je výukový materiál určen: VII. Vzdělávací oblast, vzdělávací obor, tematický okruh, téma: Člověk a příroda, fyzika, mechanické vlastnosti tekutin, kapaliny. Metodický list/anotace – výstižný popis způsobu použití výukového materiálu ve výuce: Výuková prezentace. Na příkladech a obrázcích se žáci seznámí s problematikou vztlakové síly a plaváním těles. Součástí jsou typové řešené slovní úlohy. Formát přílohy na CD/DVD PDF

ARCHIMÉDŮV ZÁKON

Archimédes ze Syrakus (287 – 212 př.n.l.) byl řecký filosof, matematik, fyzik, astronom a vynálezce zabýval se principy činnosti jednoduchých strojů – páky, kladky, nakloněné roviny, klínu a ozubeného kola je považován za zakladatele hydrostatiky – zabýval se plaváním těles, hustotou a vztlakem formuloval jeden z nejznámějších fyzikálních zákonů – Archimédův zákon

„Dejte mi pevný bod ve vesmíru a já pohnu celou Zemí “ Archimédes Obr. 1 „Heuréka“ „Dejte mi pevný bod ve vesmíru a já pohnu celou Zemí “ Obr. 2

jedno z nejstarších popsaných čerpadel Archimédův šroub jedno z nejstarších popsaných čerpadel kapalina (sypká látka) je udržována v závitech gravitací a čerpání se koná otáčením šroubu Obr. 3 Obr.4 dodnes se běžně používá pro svoji jednoduchost a spolehlivost – čistírny vod, kombajn (doprava zrní)…

Archimédův zákon Obr. 9 Obr. 10 Obr. 5 Obr. 6 Obr. 7 Obr. 8 Obr. 11 na těleso působí gravitační síla Fg = 0,5N při ponoření tělesa se výchylka na siloměru zmenšila o 0,4 N protože se výchylka zmenšila, musí působit nějaká síla proti síle gravitační (tíhové) při ponoření tělesa se hladina ve válci zvýšila o 8 dílků, což odpovídá objemu 40 ml při ponoření těleso tedy vytlačilo 40 ml kapaliny (vody) při hustotě vody 1000 kg/m3 = 1 g/cm3 je hmotnost vytlačené vody 40 g = 0,040 kg na kapalné těleso o hmotnosti 0,040 kg působí tíhová síla Fg= m · g = 0,040 · 10 = 0,4 N

působí vždy svisle vzhůru Archimédův zákon Vztlaková síla působící na těleso v kapalině je rovna tíhové síle, která by působila na kapalinu s objemem ponořené části tělesa. Jinak: Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené. Fvz – vztlaková síla působí vždy svisle vzhůru Fvz Fg Fg – tíhová síla působí vždy svisle dolů

Výpočet vztlakové síly: FVZ = V · k · g Vztlaková síla Fvz Fvz Fg Fvz Fg Fg Fvz – vztlaková síla působí vždy svisle vzhůru nezáleží na tom, jak je ponořené těleso natočené nezáleží na tom, v jaké je těleso hloubce její velikost závisí na: objemu ponořené části tělesa V hustotě kapaliny k gravitační konstatntě g (na Zemi g10 N/kg) Fg – tíhová síla působí vždy svisle dolů pro dané těleso je pořád stejná Výpočet vztlakové síly: FVZ = V · k · g

Vztlaková síla - výpočet Ocelový předmět zcela ponořený do vody má objem 3 litry. Vypočítej velikost vztlakové síly Fvz která na něj působí. Zápis Řešení V = 3 l = 0,003 m3 FVZ = V · k · g FVZ = 0,003 · 1000 · 10 FVZ = 30 N Předmět je nadlehčován silou 30 N. V = 3 l = 1000 kg/m3 g = 10 N/kg ------------------- FVZ = ? Vypočítej objem svazku klíčů, jestliže po jejich úplném ponoření do vody byla zjištěna vztlaková síla 0,25 N. Zápis Řešení FVZ = V · k · g Objem klíčů je 25 cm3. FVZ = 0,25 N = 1000 kg/m3 g = 10 N/kg ------------------- V = ?

Těleso plave na hladině Plavání těles Fvz Fg Fvz Fg Fvz Fg Těleso plave na hladině FVZ > Fg k >t Těleso se vznáší FVZ = Fg k = t Těleso klesne ke dnu FVZ < Fg k < t

Video

Otázky: Jaká je jednotka vztlakové síly? Ponořené těleso bude více nadlehčováno v destilované nebo mořské vodě? Zdůvodni proč. Těleso tvaru kuželu je zcela ponořeno do kapaliny – jednou vrcholem dolů, podruhé vrcholem nahoru. V kterém případě je větší vztlaková síla a proč? Jak zní Archimédův zákon? Jaké síly se podílí na tom, zda těleso bude plavat nebo se potopí ke dnu? Železné těleso o objemu 0,3 dm3 ponoříme ve vodě z hloubky 2,5 m do hloubky 5 m. O kolik N se změní vztlaková síla a proč? Na čem závisí velikost vztlakové síly, která působí na těleso ponořené v kapalině?

KONEC

Obrázky: Obr. 1 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes_water_balance.gif> Obr. 2 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes_lever_(Small).jpg> Obr. 3 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes-screw_one-screw-threads_with-ball_3D-view_animated_small.gif> Obr. 4 [2012-02-25] dostupný na internetu pod licencí public domain: <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archimedes.png> Obr. 5 - 11 [2012-02-25] vlastní autor