Indhold
“Oasis of the Seas” er verdens største krydstogtskib med en masse på 100.000 tons, men alligevel flyder det. Skibsdesignere anvender Archimedes-princippet, der siger, at for en båd at flyde, skal den fortrænge en lige stor mængde vand mere end sin egen vægt. Dette komplekse koncept gøres mere tilgængeligt for studerende ved hjælp af interessante demonstrationer og eksperimenter som dem, der er beskrevet nedenfor.
Hvordan det hele startede
I det gamle Grækenland bestilte kong Hiero II en krone, der skulle laves af en lokal gullsmed. Han tvivlede på, at det var rent guld, så han gav filosof-videnskabsmand Archimedes opgaven med at finde ud af det. Archimedes trådte ind i et varmt bad og så vand smitte ud over siden, da han sank ned i karret og indså, at det fortrængte vand var lig med hans kropsvolumen. ”Eureka!” Udbrød han, da han bestemte, at han kunne bruge denne teknik til forskydning til at beregne kroneens volumen og densitet. Hans test beviste, at kronetætheden var mindre end guld, og kronen var således ikke rent guld.
Ball versus skrog
Når man bliver spurgt, hvorfor en aluminiumscylinder synker, kan en studerende forkert svare: ”Fordi den vejer mere.” Giv eleverne to stykker 5-tommer-til-5-tommer aluminiumsfolie. Find massen af begge. Bed eleverne om at knuse en kvadrat folie i en tæt kugle, smide den ned i vandet og se den synke. Eksperimenter med det andet firkant, indtil du finder en måde at få aluminiumet til at flyde på. Når aluminium er formet som en båd, flyder det, fordi volumen er steget kraftigt, mens massen har forblevet den samme. Bådens skrog er fyldt med luft, hvilket øger volumen uden at tilføje betydelig vægt. Båden flyder, hvis bådens masse er mindre end det vand, den fortrænger. Med et hul skrog vil båden fortrænge mere vand end kuglen.
Svævende heliumballon
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesTyngdekraften afhænger af genstandens masse for at trække den ned gennem en væske. Når objektet begynder at synke, virker den kraftige kraft for at skubbe objektet op. Hvis tyngdekraften er større end den kraftige kraft, vil objektet synke. Heliumballoner flyder i luften, fordi massen af den luft, de fortrænger, er større end massen af helium og ballon. Bind et bånd til en heliumballon, og det vil flyde, fordi den kraftige kraft er større end tyngdekraften. Forøg tyngdekraften ved at øge vægten. Bind kringler til båndet, øg vægten, indtil ballonen synker. Knap nu små stykker af kringlen, indtil ballonen langsomt begynder at stige. Hvis du kan få ballonen til at "svæve", er tyngdekraften lig med den kraftige kraft.
Flydende drue
Ved hjælp af Archimedes 'rektor kan studerende bestemme, om et objekt synker eller flyder i forskellige væsker. Forbered et klart glas med varmt vand. Tilføj en drue, og den synker. Tilsæt salt i glasset, og druen begynder at flyde. Husk Archimedes-hovedstolen: Hvis et objekt vejer mere end sit eget volumen i væske, synker det. Hvis du tilsætter salt til vandet, øges massen pr. Enhedsvolumen, indtil det er ens eller mere tæt end druen. På dette tidspunkt flyder druen.