6-зертханалық жұмыс. Архимед заңын тексеру
Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 6 тарау: Қысым. 159–160-беттер.
Нені үйренесің
- Дененің көлемін суы бар мензурка арқылы өлшеуді.
- Архимед күшін $F_A=\rho_{\text{с}}gV$ формуласымен есептеуді.
- Дәл сол күшті динамометрмен ауадағы және судағы салмақтың айырымы ретінде табуды.
- Екі нәтижені салыстырып, Архимед заңы туралы қорытынды жасауды.
Ой қозғау
- Архимед күші дегеніміз не? Сұйықтың өзіне батырылған денені жоғары итеретін күші.
- Оны қандай формуламен есептейді? $F_A=\rho_{\text{с}}gV$, мұндағы $V$ — дененің батқан бөлігінің көлемі.
- Судың тығыздығы неге тең? $1000,\text{кг/м}^3$.
- см³-ті м³-ке қалай аударады? $1,\text{см}^3=10^{-6},\text{м}^3$. Мысалы, $50,\text{см}^3=5\cdot10^{-5},\text{м}^3$.
💡 Суда дене «жеңілдейді»: динамометр серіппесін енді бүкіл салмақ төмен тартпайды, өйткені оның бір бөлігін су ұстап тұр. Осы айырма — Архимед күші.
Тақырыпты талдаймыз
Мақсаты мен құрал-жабдықтар
Жұмыстың мақсаты. Суға батырылған, пішіндері әртүрлі денелерге әсер ететін Архимед күшін өлшеуді үйрену.
Құрал-жабдықтар. Жіп байланған цилиндр, куб және бұрыс пішінді денелер, өлшеуіш цилиндр (мензурка), динамометр, суы бар стақан, сызғыш.
1-тапсырма. Бір күшке екі жол
Біз $F_A$-ны екі тәуелсіз тәсілмен табамыз да, олардың сәйкес келетінін қараймыз. Архимед заңы дұрыс болса, олар сәйкес келуге тиіс.
⚠️ Жиі кететін қате. Көлемді м³-ке аударуды ұмыту. $5\cdot10^{-5}$ орнына $50$ қойсаң, күш миллион есе артық шығады. Тағы бір тұзақ: дене стақан түбіне тиіп кетті де, динамометр дұрыс көрсетпеді. Денені жіпте «ілулі» күйде ұста.
Толтырылған кесте үлгісі
Цилиндр — $50,\text{см}^3$, жиегі 3 см куб — $27,\text{см}^3$, бұрыс пішінді дене: деңгей 60-тан 100 мл-ге көтерілді, яғни $40,\text{см}^3$.
| Тәжірибе реті | Дене | $V$, м³ | $F_A$, Н | $F_{\text{а}}$, Н | $F_{\text{серп}}$, Н | $F_A'$, Н |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | цилиндр | $5{,}0\cdot10^{-5}$ | 0,50 | 1,4 | 0,9 | 0,5 |
| 2 | куб | $2{,}7\cdot10^{-5}$ | 0,27 | 2,1 | 1,8 | 0,3 |
| 3 | бұрыс пішінді дене | $4{,}0\cdot10^{-5}$ | 0,40 | 1,1 | 0,7 | 0,4 |
Цилиндрге есептеу: $F_A=1000\cdot10\cdot5{,}0\cdot10^{-5}=0{,}50,\text{Н}$. Динамометрмен: $F_A'=1{,}4-0{,}9=0{,}5,\text{Н}$.
Салыстыру үшін алты санның бәрі бір диаграммада:
Салыстыру және ауытқу
Цилиндр мен бұрыс пішінді дене үшін сандар сәйкес келді, куб үшін $0{,}27$ және $0{,}30$ Н. $0{,}03$ Н айырма динамометрдің бөлік бағасынан (0,1 Н) аз, яғни өлшеу қателігі шегінде жатыр.
Қорытынды
$\rho_{\text{с}}gV$ формуласымен табылған Архимед күші мен суда «салмақ жоғалту» ретінде табылған күш кез келген пішінді денелер үшін қателік шегінде сәйкес келді. Демек, итеруші күш батырылған дененің көлеміне және сұйықтың тығыздығына байланысты, дененің пішініне байланысты емес. Бұл Архимед заңын растайды.
🌟 Аңыз бойынша, Архимед ваннаға түскенде денесі суды ығыстырып жатқанын байқап, «Эврика!» деп айқайлаған. Біз бүгін оның жаңалығын динамометр мен мензуркамен қайталадық.
⚠️ Қауіпсіздік техникасы. Стақан мен мензурка шыныдан жасалған: оларды үстелдің жиегінен алысырақ қой. Төгілген суды бірден сүрт, тайып кетпеу үшін. Жіптегі жүктер аяғыңа түсіп кетпесін.
👨👩👧 Ата-анаға. Үйде жіпке байланған алма салынған пакет пен ас үйлік серіппелі таразыны алуға болады: ауада және су құйылған қазанда көрсеткіштер әртүрлі болады. Баладан салмақтың «қайда кеткенін» сұраңыз.
Жадынама
| Шама | Белгіленуі | ХБЖ бірлігі |
|---|---|---|
| Архимед күші | $F_A$ | Н |
| сұйықтың тығыздығы | $\rho_{\text{с}}$ | кг/м³ |
| дененің көлемі | $V$ | м³ |
| ауадағы / судағы салмақ | $F_{\text{а}}$, $F_{\text{серп}}$ | Н |
- Дененің көлемі — ығыстырылған судың көлемі.
- Архимед күшіне дененің пішіні әсер етпейді.
- Судағы салмақты өлшегенде түбі мен қабырғасына тигізбе.