7-зертханалық жұмыс. Денелердің жүзу шарттарын анықтау
Физика, 7 сынып. Оқулық: Кронгарт Б.А. және т.б. (Мектеп, 2025). 6 тарау: Қысым. 160–162-беттер.
Нені үйренесің
- Дененің жүзетін, суда «ілініп» тұратын және батып кететін шарттарын табуды.
- Сынауыққа әсер ететін Архимед күші мен ауырлық күшін есептеп, салыстыруды.
- Сұйық бетінде жүзуді және сұйық ішінде жүзуді ажыратуды.
- Нәтижелерді кестеге жазып, жалпы қорытынды жасауды.
Ой қозғау
- «Дене жүзеді» дегеніміз не? Дене батпайды және сұйықта қалады: бетінде немесе ішінде.
- Денені төмен қандай күш тартады? Ауырлық күші $F_{\text{а}}=mg$.
- Оны жоғары қандай күш итереді? Архимед күші $F_A=\rho_{\text{с}}gV$.
- Төмен тарту күші басым болса, не болады? Дене батады.
💡 Жүзу шарты — екі күштің күресі: төмен $F_{\text{а}}$ тартады, жоғары $F_A$ итереді. Қайсысы күшті болса, дененің тағдырын сол шешеді.
Тақырыпты талдаймыз
Мақсаты мен құрал-жабдықтар
Жұмыстың мақсаты. Эксперимент жүзінде дененің қандай жағдайда суға батып кететінін, су бетіне көтерілетінін, жүзіп жүретінін анықтау.
Мына тұжырымдарды тексереміз:
- а) егер ауырлық күші ($mg$) Архимед күшінен аз болса, онда дене су бетіне көтеріліп қалқып жүреді немесе суға аздап батып жүзеді (7.1, а-сурет);
- ә) егер ауырлық күші Архимед күшіне тең болса, онда дене сұйық ішінде жүзіп жүреді (7.1, ә-сурет);
- б) егер ауырлық күші Архимед күшінен артық болса, онда дене сұйық түбіне батып кетеді (7.1, б-сурет).
Құрал-жабдықтар. Мензурка, таразы, гірлер жиынтығы, тығыны бар сынауық, құм, шыны немесе ағаш таяқша.
1-тапсырма. Құмы бар сынауық
⚠️ Жиі кететін қате. Масса мен ауырлық күшін шатастыру: таразы массаны граммен көрсетеді. Алдымен килограмға аудар, сосын $g=10,\text{Н/кг}$-ға көбейт: $25,\text{г}=0{,}025,\text{кг}$, $F_{\text{а}}=0{,}25,\text{Н}$.
Толтырылған кесте үлгісі
Тығыны бар сынауықтың толық батқандағы көлемі: $V=25,\text{см}^3=2{,}5\cdot10^{-5},\text{м}^3$. Демек, ең үлкен Архимед күші: $F_{A,\max}=1000\cdot10\cdot2{,}5\cdot10^{-5}=0{,}25,\text{Н}$.
| Тәжірибе реті | Көлем $V$, м³ | Архимед күші $F_A$, Н | Сынауықтың массасы $m$, кг | Ауырлық күші $F_{\text{а}}$, Н | $F_A$ және $F_{\text{а}}$ арақатынасы | Сынауықтың судағы әрекеттері |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | $2{,}5\cdot10^{-5}$ (толық) | 0,25 | 0,018 | 0,18 | $F_A>F_{\text{а}}$ | су бетінде жүзеді |
| 2 | $2{,}1\cdot10^{-5}$ (батқан бөлігі) | 0,21 | 0,021 | 0,21 | $F_A=F_{\text{а}}$ | жартылай батып жүзеді |
| 3 | $2{,}5\cdot10^{-5}$ (толық) | 0,25 | 0,025 | 0,25 | $F_A=F_{\text{а}}$ | су ішінде жүзеді |
| 4 | $2{,}5\cdot10^{-5}$ (толық) | 0,25 | 0,040 | 0,40 | $F_A<F_{\text{а}}$ | батады |
📌 Бетінде жүзетін денеге екі тең күш әсер етеді: дене қанша тартса, «тірегі» болатын су сонша ығыстырылады. Сондықтан батқан бөлігі $F_A=F_{\text{а}}$ болғанша өзі реттеледі.
Көлбеу сызық — ауырлық күші $mg$, ол құммен бірге өседі. Көлденең сызық — ең үлкен мүмкін Архимед күші (бұдан артық болмайды). Қиылысудан оңға қарай дене батады.
Қорытынды
- Егер $F_{\text{а}}<F_{A,\max}$ болса, сынауық су бетінде, жартылай батып жүзеді (1 және 2-тәжірибелер).
- Егер $F_{\text{а}}=F_{A,\max}$ болса, сынауық су ішінде, толық батып жүзеді (3-тәжірибе).
- Егер $F_{\text{а}}>F_{A,\max}$ болса, сынауық батады (4-тәжірибе).
Үш тұжырымның бәрі расталды.
🌟 Сүңгуір қайық осылай жасалған: балласт бөлімдерін сумен толтырып, салмағын арттырады да, сүңгиді, ал суды сорып шығарса, қалқып шығады. Бұл — сынауықтағы құммен жасалған тәжірибенің дәл өзі.
⚠️ Қауіпсіздік техникасы. Мензурка мен сынауық шыныдан жасалған: оларды түсірме және таяқшамен қатты баспа. Құмды науа үстінде сеп, еденге төгіп, тайып кетпе.
👨👩👧 Ата-анаға. Үйде мұны пластик бөтелкемен жасауға болады: бос бөтелке жүзеді, құм мен суы бар бөтелке батады. Баладан құмның мөлшерін таңдап, бөтелке суда «ілініп» тұратындай етуін сұраңыз.
Жадынама
| Шама | Белгіленуі | ХБЖ бірлігі |
|---|---|---|
| масса | $m$ | кг |
| ауырлық күші | $F_{\text{а}}$ | Н |
| Архимед күші | $F_A$ | Н |
| көлем | $V$ | м³ |
- Құм сынауықтың массасын өзгертеді, ал көлемі бұрынғыдай қалады.
- «Жүзеді» мен «батады» арасындағы шек — күштердің теңдігі.
- Массаны граммнан килограмға аударамыз.