ЛР. ДОСЛІДЖЕННЯ ДІЇ СИЛИ АРХІМЕДА

Дослідження дії сили Архімеда

Мета роботи:

• дослідити дію виштовхувальної сили;
• визначити силу Архімеда експериментально;
• дослідити залежність сили Архімеда від об'єму зануреної частини тіла;
• перевірити закон Архімеда.

Обладнання

Віртуальна модель: тіло, динамометр, посудина з водою.

Інтерактивна симуляція

Використовуйте симуляцію «Закон Архімеда». Виконуйте всі дії з тілом та динамометром безпосередньо у віртуальній лабораторії.

Коротко про силу Архімеда

На тіло, занурене в рідину, діє виштовхувальна сила, яку називають силою Архімеда.

F_A = ρgV

де:

• F_A — сила Архімеда, Н;
• ρ — густина рідини, кг/м³;
• g — прискорення вільного падіння, приблизно 10 Н/кг;
• V — об'єм зануреної частини тіла, м³.

Силу Архімеда також можна визначити експериментально за зміною показів динамометра:

F_A = F₁ − F₂

• F₁ — показ динамометра в повітрі;
• F₂ — показ динамометра після занурення тіла у воду.

Дослід 1. Визначення сили Архімеда

Виконуйте дії послідовно.

1. Підготуйте симуляцію. Переконайтеся, що тіло підвішене до динамометра і знаходиться над поверхнею води.
2. Визначте показ динамометра в повітрі. Дочекайтеся, коли тіло перебуватиме у спокої. Запишіть показ динамометра як F₁.
3. Занурте тіло у воду. Перемістіть тіло вниз так, щоб воно було повністю занурене у воду.
4. Важливо! Тіло не повинно торкатися дна або стінок посудини. Дочекайтеся, коли тіло знову буде нерухомим.
5. Визначте новий показ динамометра. Запишіть його як F₂.
6. Введіть F₁ та F₂ у таблицю. Сила Архімеда буде обчислена автоматично.

Таблиця 1. Визначення сили Архімеда

№	F1, Н	F2, Н	FA, Н
1			—

Результат: введіть покази динамометра.

Дослід 2. Дослідження залежності сили Архімеда від об'єму зануреної частини тіла

Тепер проведемо серію вимірювань. Змінюватимемо об'єм зануреної частини тіла і спостерігатимемо, як змінюється сила Архімеда.

1. Виберіть тіло. Не змінюйте його під час усього досліду.
2. Визначте вагу тіла в повітрі. Це значення F₁ залишається сталим.
3. Занурте тіло у воду частково. Запишіть об'єм зануреної частини тіла.
4. Визначте показ динамометра F₂.
5. Введіть F₁, F₂ та об'єм у перший рядок таблиці.
6. Змініть глибину занурення. Збільшіть об'єм зануреної частини тіла.
7. Знову запишіть F₂ та об'єм.
8. Повторіть вимірювання ще раз. У результаті ви отримаєте три дослідні точки.

Таблиця 2. Залежність сили Архімеда від об'єму зануреної частини тіла

№	F1, Н	F2, Н	V, см³	FA експ., Н	FA теор., Н	ΔF, Н
1				—	—	—
2				—	—	—
3				—	—	—

Автоматичний аналіз:

Після введення даних програма визначить результати та допоможе перевірити закон Архімеда.

Дослід 3. Перевірка закону Архімеда

Порівняйте два значення сили Архімеда:

• експериментальне — визначене за різницею показів динамометра: F_A = F₁ − F₂;
• теоретичне — обчислене за законом Архімеда: F_A = ρgV.

Якщо ці значення близькі, можна зробити висновок, що експеримент підтверджує закон Архімеда.

Автоматичні розрахунки

Експериментальна сила:	FA = F1 − F2
Теоретична сила:	FA = ρgV
Абсолютна різниця:	ΔF = |FA експ. − FA теор.|

У розрахунках використано: ρ = 1000 кг/м³ для води та g = 10 Н/кг. Об'єм у таблиці вводиться в см³, програма автоматично переводить його в м³.

Висновок

Доповніть речення:

1. Під час занурення тіла у воду показ динамометра ______________________________.

2. Виштовхувальна сила дорівнює ______________________________.

3. Із збільшенням об'єму зануреної частини тіла сила Архімеда ______________________________.

4. Порівняння експериментального та теоретичного значень показало, що ______________________________.