Formel der archimedischen Kraft, die auf einen Körper wirkt. Auftriebskraft. Gesetz des Archimedes. Formulierung und Erläuterungen

V. M. Kraevoy,
, Pogarskaya-Sekundarschule Nr. 1, Pogar, Region Brjansk.

Auftriebskraft. Gesetz des Archimedes

Bildungszweck der Lektion:Überprüfen Sie die Existenz einer Auftriebskraft, verstehen Sie die Gründe für ihr Auftreten und leiten Sie Regeln für ihre Berechnung ab.

Bildungsziel: Führen Sie die Schüler in die Vernetzung und Bedingtheit der Phänomene der umgebenden Welt ein (die Größe der archimedischen Kraft wird durch das Volumen des darin eingetauchten Körpers und die Dichte der verdrängten Flüssigkeit bestimmt); die Bildung einer weltanschaulichen Vorstellung von der Erkennbarkeit von Phänomenen und Eigenschaften der umgebenden Welt zu fördern; eine Kultur der geistigen Arbeit schaffen; Schaffen Sie für jeden Schüler eine Erfolgssituation.

Entwicklungsziel: die Fähigkeit zu entwickeln, Eigenschaften und Phänomene auf der Grundlage von Wissen zu analysieren und den Hauptgrund zu identifizieren, der das Ergebnis beeinflusst (d. h. „Wachsamkeit“ bei Suchanfragen); Kommunikationsfähigkeiten zu entwickeln, mündliche Rede in der Phase der Hypothesenaufstellung zu entwickeln, den Grad des unabhängigen Denkens des Schülers bei der Anwendung von Wissen in verschiedenen Situationen zu testen.

Während des Unterrichts

I. Einleitung(3 Minuten)

Lehrer. Das Thema unserer Lektion ist „Auftriebskraft. Das Gesetz des Archimedes. Archimedes... Wer ist dieser Mann, der einen leuchtenden Eindruck in der Wissenschaft hinterlassen hat? ( Auf dem Bildschirm ist ein Porträt von Archimedes zu sehen. Vor dem Hintergrund der musikalischen Begleitung spricht der Lehrer darüber.) Archimedes ist ein herausragender Wissenschaftler des antiken Griechenlands, geboren 287 v. Chr. e. in der Hafen- und Schiffbaustadt Syrakus auf der Insel Sizilien. Archimedes erhielt eine hervorragende Ausbildung von seinem Vater, dem Astronomen und Mathematiker Phidias, einem Verwandten des syrakusanischen Tyrannen Hiero II. (der Archimedes bevormundete). In seiner Jugend verbrachte er mehrere Jahre im größten Kulturzentrum – Alexandria – wo er freundschaftliche Beziehungen zum Astronomen Konon und dem Geographen-Mathematiker Eratosthenes aufbaute. Dies war der Anstoß für die Entwicklung seiner herausragenden Fähigkeiten. Als reifer Wissenschaftler kehrte er nach Sizilien zurück. Berühmt wurde er durch seine zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten, vor allem in den Bereichen Physik und Geometrie. Archimedes verbrachte die letzten Jahre seines Lebens in Syrakus. Der 2. Punische Krieg war im Gange. Die Stadt wurde von der römischen Armee belagert, die über eine ausgezeichnete Flotte verfügte. Und der Wissenschaftler scheute keine Mühen und organisierte die technische Verteidigung. Er baute viele erstaunliche Kampffahrzeuge, die feindliche Schiffe versenkten, sie in Stücke zerschmetterten und den Soldaten abergläubische Angst einflößten. Der Legende nach zündete Archimedes mithilfe seines Spiegelsystems römische Schiffe. Allerdings war die Armee der Stadtverteidiger zu klein. Und im Jahr 212 v. e. Syrakus wurde eingenommen. Das Genie des Archimedes wurde von den Römern bewundert, und der römische Feldherr Marcellus befahl, sein Leben zu verschonen. Doch der Soldat, der den Wissenschaftler nicht vom Sehen kannte, stürmte ins Haus und sah einen alten Mann (Archimedes war etwa 75 Jahre alt), der sich über eine Sandkiste beugte, auf der er eine Zeichnung anfertigte. „Tritt nicht auf meine Kreise!“ - rief Archimedes aus. Als Reaktion darauf schwang der Krieger sein Schwert und der große Wissenschaftler fiel und bedeckte die Zeichnung mit Blut.

Nach Archimedes blieben viele Werke übrig. Eine der wichtigsten Entdeckungen war das später so genannte Gesetz Gesetz des Archimedes. Einer Legende nach kam Archimedes die Idee, als er ein Bad nahm. Mit einem Schrei von „Heureka!“ Er sprang auf die Straße und rannte nackt zum König, um ihm die Lösung des Problems mitzuteilen. Heute müssen wir uns mit diesem Problem vertraut machen, die Existenz einer Auftriebskraft nachweisen, die Gründe für ihr Auftreten herausfinden und Regeln für ihre Berechnung ableiten.

II. Erläuterung des neuen Materials(16 Min.)

Lehrer. Erinnern wir uns an den Sommer. Entspannen Sie sich am Meer, See oder Fluss Sudost, tauchen Sie ein ins Wasser. Bringen Sie Ihren Freunden das Schwimmen bei. ( Auf dem Bildschirm ist eine Fotoillustration zu sehen.) Ist es einfach, den Körper Ihres Freundes auf dem Wasser zu stützen?

Studenten. Leicht.

Lehrer. Kann man es genauso gut nicht im Wasser, sondern an der Luft halten?

Studenten. Nein.

Lehrer. Viele von Ihnen haben beim Schwimmen versucht, den Ball ins Wasser zu werfen. Und wie? Hat es funktioniert?

Studenten. Nein.

Lehrer. Was ist los? Wenden wir uns der Erfahrung zu.

Erleben Sie 1. Der Lehrer versucht, einen schwimmenden Ball ins Aquarium zu legen.

Lehrer. Ich tauche den Ball tiefer ins Wasser, lasse ihn los und der Ball ... was macht er?

Studenten. Aufpoppen.

Lehrer. Warum ist der Ball an die Wasseroberfläche geschwommen? Was beeinflusst den Ball?

Studenten. Gewalt.

Lehrer. Genau, die Kraft hat den Ball aus dem Wasser gestoßen. Die gleiche Kraft drückt den Körper Ihres Freundes aus dem Wasser, wenn er schwimmen lernt. Wie nennen wir das also?

Studenten. Auftriebskraft.

Lehrer. Die Auftriebskraft wurde erstmals vom antiken griechischen Wissenschaftler Archimedes berechnet. Deshalb nennen sie sie Archimedische Kraft. Leute, wirkt eine Flüssigkeit immer auf einen darin eingetauchten Körper? Schließlich sinkt der Metallzylinder!

Erfahrung 2. Der Lehrer taucht einen an einem Faden aufgehängten Metallzylinder ins Wasser. Er ertrinkt.

Lehrer. Ist in diesem Fall der Auftriebseffekt des Wassers spürbar? Um die Antwort zu finden, führen wir das Experiment wie in Aufgabe 1 in Ihren Arbeitsheften beschrieben durch (siehe Anhang 1). - Ed.).

Frontale Laborarbeit. Auf jedem Tisch stehen ein Dynamometer, ein Zylinder und ein Glas Wasser. Folien, die die einzelnen Phasen beschreiben, werden nacheinander auf dem Bildschirm angezeigt, die Schüler erledigen die Arbeit und machen sich Notizen in ihren Arbeitsbüchern.

Hängen Sie den Zylinder an das Dynamometer, ermitteln Sie sein Gewicht in der Luft, notieren Sie das Ergebnis. Tauchen Sie den Zylinder in die Flüssigkeit und ermitteln Sie sein Gewicht in der Flüssigkeit. Schreiben Sie das Ergebnis auf. Vergleichen Sie das Gewicht des Zylinders in Wasser mit dem Gewicht des Zylinders in Luft und ziehen Sie eine Schlussfolgerung: Wirkt eine Auftriebskraft auf einen in eine Flüssigkeit eingetauchten Zylinder? Da das Gewicht des Zylinders in Flüssigkeit geringer ist als das Gewicht des Zylinders in Luft, wirkt auf ihn eine Auftriebskraft. Wohin geht die Reise? Überlegen Sie nun, wie Sie die Größe dieser Kraft ermitteln können. Was muss ich tun?

Studenten. Das Gewicht des Zylinders in Wasser muss vom Gewicht des Zylinders in Luft abgezogen werden.

Lehrer. Absolut richtig! Und wir haben uns eine Möglichkeit angesehen, die Auftriebskraft zu ermitteln. Bitte schreiben Sie auf: „Um die Archimedes-Kraft zu ermitteln, müssen Sie das Gewicht des Körpers in der Flüssigkeit vom Gewicht des Körpers in der Luft abziehen.“<...>Setzen Sie die von Ihnen gemessenen Gewichtswerte des Zylinders in Luft und Wasser in die Formel ein und berechnen Sie die archimedische Kraft.

Daher sind wir davon überzeugt, dass auf alle Körper, die in eine Flüssigkeit eingetaucht sind, eine Auftriebskraft wirkt: sowohl auf die sinkenden als auch auf die schwimmenden ( Fotoabbildungen werden auf dem Bildschirm angezeigt). Und wenn ein Körper in Gas eingetaucht ist, wirkt dann in diesem Fall die Archimedes-Kraft auf ihn? Es stellt sich heraus, dass es so sein wird! Und dies wird durch die Flüge von Ballons und Ballons bestätigt ( Fotoillustrationen auf dem Bildschirm). Wie Aeronauten sagen, werden sie durch ein Geschenk der Natur angehoben und in der Luft gehalten – die Kraft von Archimedes. Wenden wir uns der Erfahrung zu.

Erleben Sie 3. Eine auf einer Waage balancierte Glaskugel wird in ein offenes Gefäß mit Kreide am Boden gelegt. Der Lehrer gießt Säure in das Gefäß. Es kommt zu einer heftigen Reaktion und das Gefäß füllt sich nach und nach mit Kohlendioxid. Der Lehrer bringt ein brennendes Streichholz in das Gefäß – das Streichholz erlischt in Kohlendioxid.

Lehrer. Wir überwachen das Gleichgewicht sorgfältig. Was ist los?

Studenten. das Gleichgewicht ist gestört.

Lehrer. Was wirkt also auf einen Körper in einem Gas?

Studenten. Auftriebskraft.

Lehrer. Wohin gerichtet?

Studenten. Vertikal nach oben.

Lehrer. Auch bei Schüttgütern wie Sand, Reis, Erbsen kann es zu Auftrieb kommen, da diese die Form des Gefäßes annehmen, in dem sie sich befinden, also die Eigenschaften von Flüssigkeiten aufweisen.

Erleben Sie 4. Der Lehrer gibt Schaumstoff in den Behälter und füllt ihn mit Erbsen. Schüttelt.

Lehrer. Was macht Schaumkunststoff unter dem Einfluss der Auftriebskraft?

Studenten. Aufpoppen.

Lehrer. Fazit: Auf Körper, die in Flüssigkeiten, Gase und sogar körnige Stoffe eingetaucht sind, wirkt die senkrecht nach oben gerichtete archimedische Kraft ( Fotoillustrationen auf dem Bildschirm). Lassen Sie uns herausfinden, warum es auftritt.

Ein Gummiblock unterliegt wie jeder in eine Flüssigkeit getauchte Körper einer Auftriebskraft, davon sind wir wieder einmal überzeugt.

Erleben Sie 5. Der Lehrer hängt einen Gummiblock an eine Feder. Der Frühling dehnt sich. Der Lehrer taucht den Block ins Wasser. Die Feder zieht sich leicht zusammen.

Lehrer. Wir wissen, dass die Flüssigkeit auf den Boden und die Wände des Gefäßes und damit auf den in der Flüssigkeit befindlichen Block drückt. Was können Sie über den Druck in einer Flüssigkeit auf gleicher Höhe sagen?

Studenten. Auf gleicher Höhe ist nach dem Pascalschen Gesetz der Druck in alle Richtungen gleich.

Lehrer. Das ist richtig, daher sind die Kräfte, mit denen die Flüssigkeit auf die Seitenflächen des Blocks einwirkt, gleich. Sie sind aufeinander zu gerichtet und verdichten den Block. Lassen Sie uns den Flüssigkeitsdruck an der Ober- und Unterkante messen.

Erleben Sie 6. Der Lehrer senkt einen Block in ein Gefäß mit Wasser und misst mit einem Flüssigkeitsdruckmesser den Druck der Flüssigkeit auf zwei Ebenen: der Ober- und Unterkante des Blocks.

Lehrer. Vergleichen Sie den Flüssigkeitsdruck an der Ober- und Unterkante des Blocks. Welches ist größer?

Studenten. Mehr am unteren Rand.

Lehrer. Warum?

Studenten. Weil es in größerer Tiefe liegt.

Lehrer. Folglich ist die Kraft, mit der die Flüssigkeit auf die Unterseite einwirkt, größer als die Kraft, mit der die Flüssigkeit auf die Oberseite einwirkt. Wohin ist die Resultierende dieser Kräfte gerichtet?

Studenten. nach oben, in Richtung der größeren Kraft.

Lehrer. Die Resultierende dieser Kräfte heißt Herausdrücken oder Archimedische Kraft. Wie findet man die Kraft von Archimedes?

Studenten. Von der größeren Druckkraft, mit der die Flüssigkeit auf die Unterkante einwirkt, ist die kleinere Kraft auf die Oberkante des Blocks abzuziehen.

Lehrer. Lassen Sie uns die Größe der Archimedes-Kraft ableiten. ( Während das Gespräch fortschreitet, werden Fragmente der Begleitnotizen nacheinander auf dem Bildschirm angezeigt.) Ersetzen von Ausdrücken für F n und F rein, wir bekommen<...>. Was ist der Höhenunterschied von Flüssigkeitssäulen? H N - H V?

Studenten. Die Höhe der Leiste.

Lehrer. Das ist richtig, bezeichnen wir es mit H. Was ist das Produkt aus der Grundfläche des Blocks und seiner Höhe?

Studenten. Die Lautstärke der Bar.

Lehrer. Wir erhalten eine andere Möglichkeit, die archimedische Kraft zu ermitteln – berechnet< ...>.

Was erhalten wir, wenn wir die Dichte der Flüssigkeit mit dem Volumen des Körpers multiplizieren?

Studenten. Masse.

Lehrer. Viel von was?

Studenten. Eine Masse Flüssigkeit.

Lehrer. Was ist das Produkt gleich?

Studenten. Dies ist das Gewicht der Flüssigkeit im Körpervolumen< ...>.

Lehrer. Die Archimedes-Kraft ist also gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des eingetauchten Körperteils. Lassen Sie uns diese Hypothese experimentell beweisen.

Erleben Sie 7. An der Feder hängen ein Eimer und ein Zylinder. Das Volumen des Zylinders entspricht dem Innenvolumen des Eimers. Die Federdehnung wird durch einen Zeiger angezeigt. Der Lehrer taucht den gesamten Zylinder in ein Gießgefäß mit Wasser. Wasser wird in ein Glas gegossen.

Lehrer. Wie viel Wasser ist ausgelaufen?

Studenten. Das Volumen eines in Wasser eingetauchten Körpers.

Lehrer. Der Federindikator zeigt die durch was verursachte Gewichtsabnahme des Zylinders im Wasser an?

Studenten. Auftriebskraft.

Lehrer. Wir gießen Wasser aus einem Glas in den Eimer und beobachten, wie der Federzeiger in seine Ausgangsposition zurückkehrt. Unter dem Einfluss der archimedischen Kraft zog sich die Quelle zusammen und kehrte unter dem Einfluss des Gewichts des verdrängten Wassers in ihre Ausgangsposition zurück. Was lässt sich über diese Kräfte sagen?

Studenten. Die archimedische Kraft ist gleich dem Gewicht der vom Körper verdrängten Flüssigkeit.

Lehrer. Wir haben uns den dritten Weg angesehen, um die archimedische Kraft zu finden. Um die auf einen Körper wirkende Archimedes-Kraft zu ermitteln, müssen Sie das Gewicht der Flüssigkeit bestimmen, die dieser Körper verdrängt.

Formulieren Sie nun selbst das Gesetz des Archimedes, indem Sie die Lücken in Aufgabe 2 in Ihrem Arbeitsbuch ausfüllen. ( Die Jungs machen sich Notizen und vergleichen sie mit der Folie.)

III. Probleme lösen(14 Min.)

(Auf dem Bildschirm werden Zeichnungen zu den Aufgaben 3–5 aus Arbeitsheften angezeigt und die Schüler notieren die Lösungen. Wenn die Aufgaben erledigt sind, bespricht der Lehrer die Ergebnisse frontal und zeigt Folien mit den richtigen Lösungen.)

Lehrer (nach Abschluss von Aufgabe 3 und). Halten Sie Ihre Arbeitshefte hoch und zeigen Sie, wie Sie es gemacht haben. Vergleichen wir das korrekte Ergebnis mit dem, was auf dem Bildschirm angezeigt wird.

(Nach Abschluss von Aufgabe 3, b). Welcher Ball erfährt die geringste Auftriebskraft? Warum?

(Nach Abschluss von Aufgabe 4). Schauen wir uns nun diese Zeichnung genauer an und finden wir heraus, wovon die Stärke von Archimedes nicht abhängt.

Studenten. Die archimedische Kraft hängt nicht von der Form des Körpers, der Eintauchtiefe, der Dichte des Körpers und seiner Masse ab.

Lehrer (nach Abschluss der Aufgabe 5). Ein Erstklässler und ein Elftklässler sprangen ins Wasser. Wer erfährt den größten Auftrieb? Warum? ( Zeigt eine Folie mit einer Videoaufgabe, die die Studierenden vorab zusammengestellt, gezeichnet und geäußert haben.)

Auf dem Territorium Palästinas und Israels gibt es auf den ersten Blick ein seltsames Meer. Um ihn ranken sich düstere Legenden. Einer von ihnen sagt: „Sowohl das Wasser als auch das Land hier sind von Gott verflucht.“ Eine mysteriöse, unbekannte Kraft drückt darin gefangene Objekte an die Oberfläche. Trotz der Legenden macht das Schwimmen in diesem Meer jedoch sehr viel Spaß und ist aufregend.

So beschreibt Mark Twain das Schwimmen im Wasser des Toten Meeres: „Es war ein lustiges Schwimmen, wir konnten nicht ertrinken. Hier können Sie sich in voller Länge auf dem Wasser ausstrecken, auf dem Rücken liegend und die Arme vor der Brust verschränkt, wobei der größte Teil Ihres Körpers über dem Wasser bleibt. Gleichzeitig können Sie Ihren Kopf vollständig anheben... Sie können ganz bequem auf dem Rücken liegen, die Knie bis zum Kinn anheben und sie mit den Händen umfassen, aber Sie werden sich bald umdrehen, da Ihr Kopf überwiegt. Sie können auf dem Kopf stehen und bleiben von der Mitte Ihrer Brust bis zum Ende Ihrer Beine außerhalb des Wassers; aber Sie werden diese Position nicht lange halten können. Sie können nicht mit spürbarer Bewegung auf dem Rücken schwimmen, da Ihre Beine aus dem Wasser ragen und Sie sich nur mit den Fersen abstoßen müssen. Wenn Sie mit dem Gesicht nach unten schwimmen, bewegen Sie sich nicht vorwärts, sondern rückwärts. Das Pferd ist so instabil, dass es im Toten Meer weder schwimmen noch stehen kann, es liegt sofort auf der Seite.“

Lehrer. Was ist das Geheimnis des Toten Meeres? Warum kannst du nicht darin ertrinken? ( Antworten der Schüler.)

Lassen Sie uns noch einmal wiederholen, wie Sie die Auftriebskraft finden können. ( Die Schüler rezitieren die Methoden aus der Zeichnung in Aufgabe 5. Erledigen Sie Aufgabe 6 schriftlich und Aufgabe 7 mündlich.)

IV. Entwicklung von Wissen und Fähigkeiten(4 Minuten)

Lehrer. Lassen Sie uns nun prüfen, ob Sie mit der archimedischen Kraft gut vertraut sind. Dazu erledigen wir Aufgabe 8. Student ( nennt den Namen eines leistungsstarken Mädchens) erledigt diese Aufgabe auf dem Computer, den Rest – in Arbeitsmappen. ( Nach Abschluss der Aufgabe fordert er die Schüler auf, zu zählen, wie oft der Buchstabe „A“ in den Antworten vorkommt, und ebenso viele Finger nach oben zu heben. Mit dieser methodischen Technik können Sie Ihr Wissen schnell überprüfen.)

V. Prüfung von Kenntnissen und Fähigkeiten(7 Minuten)

Lehrer. Um die gewonnenen Erkenntnisse zu testen, veranstalten wir ein Blitzturnier. Die Klasse wird in Viererteams eingeteilt. Auf dem Bildschirm werden Videoaufgaben angezeigt, die zuvor von Ihren Kameraden ausgesprochen wurden. Das Team, das zuerst seine Hand hebt, antwortet zuerst. Für jede richtige Antwort erhalten Sie einen „Schlaumensch-Stern“.

Videoaufgabe 1. Mein Freund, der von einer Reise zurückkehrte, zeigte ungewöhnliche Fotos. Wo könnte er diese Fotos gemacht haben? Erklären Sie die aufgezeichneten Wunder.

Videoaufgabe 2. Warum behalten die langen und sehr flexiblen Stängel von Unterwasserpflanzen eine vertikale Position im Wasser?

Videoaufgabe 3. Obwohl der Wal im Wasser lebt, atmet er mit der Lunge. Durch die Veränderung ihres Volumens kann er die Eintauchtiefe leicht verändern. Da der Wal jedoch Lungen hat, wird er nicht einmal eine Stunde leben, wenn er an Land landet. Was ist los?

Videoaufgabe 4. Dank ihrer Schwimmblase können Fische ihre Tauchtiefe ganz einfach anpassen, indem sie das Volumen ihres Körpers verändern. Was passiert mit der Auftriebskraft, die auf den Fisch wirkt, wenn das Volumen der Schwimmblase abnimmt?

Videoaufgabe 5. Warum fühlen sich Taucher mit schweren Sauerstoffflaschen im Wasser schwerelos?

VI. Zusammenfassend(1 Minute)

Lehrer. Finden wir heraus, welches Team die meisten Sterne erhalten hat. Alle seine Mitglieder erhalten für das Blitzturnier die Note „Fünf“. Also haben wir herausgefunden, warum manche Körper auf der Oberfläche einer Flüssigkeit schwimmen, während andere sinken, warum Schiffe, U-Boote, Ballons und Ballons schwimmen können. Und in Ihrem Leben werden Sie der Macht von Archimedes mehr als einmal begegnen müssen.

Schreiben Sie Ihre Hausaufgaben auf: Lesen Sie § 48, 49 des Lehrbuchs; lernen Sie die Begleitnotizen (in Ihrem Arbeitsbuch); Erledige Aufgabe 9 (alle) und Aufgabe 10 (Interessierte) aus dem Arbeitsbuch; Bereiten Sie sich auf die Laborarbeit Nr. 7 vor.

Anhang 1. Fragment eines Arbeitsbuchs der 3. Komplexitätsstufe

Übung 1. Wirkt eine archimedische Kraft auf einen in Wasser getauchten Metallzylinder?

Aufgabe 2. Fülle die Lücken.

Gesetz des Archimedes. Auf einen Körper ______ in eine Flüssigkeit oder ein Gas ____________ vertikale _________________ Kraft gleich ____________ Flüssigkeit oder Gas in _________ Körper (oder seinem eingetauchten Teil).

Aufgabe 3. Drei Kugeln werden in ein Gefäß mit Wasser gegeben.

A) Mit einem Bleistift die Kugeln oder Kugelteile übermalen, die der Auftriebskraft der Flüssigkeit ausgesetzt sind.

B) Welcher Ball erfährt die geringste Auftriebskraft? Warum?

Aufgabe 4. Wirken auf einen Aluminiumwürfel und eine Kupferkugel, die in eine Flüssigkeit eingetaucht sind, gleiche oder unterschiedliche Auftriebskräfte, wenn ihre Volumina gleich sind?

ABSCHLUSS. Die Macht von Archimedes hängt nicht ab von:

Aufgabe 5. Auf welche von zwei identischen Kugeln wirkt eine größere archimedische Kraft, wenn die erste in Wasser und die zweite in Kerosin gelegt wird?

Aufgabe 6. Im April 1912 brach das größte Passagierschiff, die Titanic, mit einer Verdrängung von 46.300 Tonnen (der vom Schiff verdrängten Wassermasse) zu ihrer ersten und letzten Reise auf. Finden Sie die Größe der auf ihn wirkenden Auftriebskraft.

Aufgabe 7. Lösen Sie Probleme schnell und (vorzugsweise) mündlich.

Aufgabe 8. Wie gut kennen Sie die Macht von Archimedes? ( Wir stellen eine Option vor.)

		Antwortmöglichkeiten
	Auf welchen Körper wirkt die größere archimedische Kraft?	A) Zum ersten; B) zur Sekunde; C) für beide Körper gleich
	Welcher Körper erfährt die geringste Auftriebskraft?	A) Zum ersten; B) zur Sekunde; B) am dritten
	Welcher Körper erfährt den größeren Auftrieb?	A) Zum ersten; B) zur Sekunde; B) am dritten
	Am Waagebalken sind zwei Aluminiumzylinder gleichen Volumens aufgehängt. Wird das Gleichgewicht der Waage gestört, wenn ein Zylinder in Wasser und der andere in Alkohol gestellt wird?	A) Der Zylinder wird in Alkohol suspendiert; B) überwiegt den Zylinder im Wasser; B) wird nicht verletzt
	Bestimmen Sie die Auftriebskraft, die auf einen in Wasser eingetauchten Körper mit einem Volumen von 0,001 m3 wirkt

Aufgabe 9. Vergleichen Sie die auf die Körper wirkenden Auftriebskräfte 1 Und 2 .

Identische Eisenkugeln M 1 = M 2
F A1 _____ F A2

Aufgabe 10. Finden Sie die Auftriebskraft in den folgenden Situationen.

Literatur

Peryshkin A.V. Physik. 8. Klasse. M.: Bustard, 1999.
Chizhevsky E.A., Inozemtseva S.V., Kantor R.V. Physiklehrer für Cyril und Methodius. [Elektronische Ressource] 1 elektronischer Großhandel. Scheibe. 1999.

Anhang 2. Selbstanalyse der Lektion

Die Selbstanalyse einer Unterrichtsstunde ist eines der Instrumente zur Verbesserung eines Lehrers, zur Bildung und Entwicklung seiner beruflichen Qualitäten sowie zur Verbesserung der Unterrichtstechniken. Bei der Selbstanalyse erhält der Lehrer die Möglichkeit, seinen Unterricht von außen zu betrachten, ihn als Gesamtphänomen zu erkennen und die Gesamtheit seiner eigenen theoretischen Kenntnisse, Methoden und Arbeitstechniken gezielt zu erfassen. Dabei handelt es sich um eine Reflexion, die es Ihnen ermöglicht, Ihre Stärken und Schwächen einzuschätzen, Reserven zu erkennen und bestimmte Aspekte Ihres individuellen Handlungsstils zu klären.

In meiner Selbstanalyse werde ich die Lektion hauptsächlich aus der Perspektive des traditionellen Paradigmas betrachten, aber darüber hinaus möchte ich Fragen zu den traditionellen entwicklungs- und persönlichkeitsorientierten Paradigmen stellen.

Kapitel„Druck von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen.“

Thema„Auftriebskraft. Das Gesetz des Archimedes.

Unterrichtsort im Thema: Lektion Nr. 15. Der Methodik nach basiert die Lektion auf den Themen „Pascalsches Gesetz“, „Flüssigkeitsdruck auf den Boden und die Wände eines Gefäßes“, „Addition zweier in einer Geraden gerichteter Kräfte“, „Dichte von“. eine Substanz“, „Berechnung der Körpermasse anhand ihrer Dichte“, „Drei Zustände der Materie“. Das Thema der Unterrichtsstunde selbst ist grundlegend für das Studium der Themen „Schwimmen von Körpern“, „Navigation von Schiffen“, „Luftfahrt“ und wird auch bei der Lösung einzelner Olympia-Aufgaben und Dynamik-Aufgaben in der 9. Klasse verwendet.

Der Unterricht fand in der 7. Klasse statt. Nach Angaben der Lehrer handelt es sich um eine Klasse mit einem durchschnittlichen intellektuellen Entwicklungsstand der Schüler. Basierend auf diesen Funktionen habe ich die Lektion aufgebaut.

Unterrichtsformat: eine Lektion im Erlernen neuen Materials und seiner primären Festigung.

Die gewählte Struktur des Unterrichts ermöglicht es den Schülern, kognitive Aktivitäten zu entwickeln und sie an die Vorstellung zu gewöhnen, dass sie ihre Leistung steuern können, wenn sie dies wünschen.

Dreifaches Ziel(siehe Skript): Wird den Schülern nach einer mobilisierenden Geschichte über Archimedes mitgeteilt.

Ausrüstung: Computer mit Projektor, Präsentation, Multimedia-Tutor zur Physik von Kyrill und Method, dreistufige Arbeitshefte, Bewertung „kluge Sterne“, Wassergläser, Dynamometer, Metallzylinder, ein Aquarium mit Wasser, ein Gummiball, eine Glaskugel für Wägeluft, ein Gefäß zur Herstellung von Kohlendioxidgas, gemahlene Kreide, Säure, Waage mit Gewichten, drei Stative, ein Gummiblock, eine Feder, Schaumstoff, ein Gefäß mit Erbsen, ein Archimedes-Eimer. Die Lehrmittel wurden sinnvoll genutzt; während des Unterrichts war nur Bildmaterial zu sehen. Als die volle Aufmerksamkeit der Schüler auf den Lehrer gerichtet sein sollte, wurden die Folien abgeschaltet.

Interdisziplinäre Verbindungen: Physik mit Geschichte, Biologie, Ökologie, Literatur, Bildende Kunst, Geographie.

Methoden: Erklärend und anschaulich, Problemdarstellung, teilweise Suche, verbal (Geschichte und heuristische Konversation), Demonstration von Experimenten, Begleitnotizen, Diagramme, Aufgaben, Videoclips, experimentell (frontale Laborarbeit, Lösung qualitativer und quantitativer Probleme), Anregung des Lerninteresses, Kontrolle und Selbstkontrolle (mündlich, schriftlich und im Labor) usw. Alle diese Methoden trugen zur Entwicklung geistiger Unabhängigkeit und kognitiver Aktivität bei und entsprechen der Technologie zur Entwicklung von Fähigkeiten im Prozess des problembasierten Lernens.

Zeiteinteilung nach Unterrichtsphasen: Geschichte über Archimedes – 3 Min. Erläuterung von neuem Material – 12 Min. Frontale Laborarbeit – 4 Min. Erste Festigung des Wissens und Lösung qualitativer Probleme – 10 Min. Lösen quantitativer Probleme – 4 Min. Erledigung von Testaufgaben – 4 Min. Blitzturnier – 7 Min. Summieren Aufstehen und Hausaufgabe – 1 Min.

Formen der Arbeit mit Studierenden: frontal, Gruppe (ständige Gruppen), individuell.

Während des Unterrichts wurde selbstständig gearbeitet, gegenseitiges Testen organisiert und die korrekten Informationen auf der Projektionsfläche überprüft. Ich glaube, dass es keine methodischen Verstöße gab, die Studierenden die Inhalte verstanden haben, die Vorbereitungszeit begrenzt war und die Kontrolle vielfältig war.

Um die Arbeit zu erleichtern und während des Unterrichts Zeit zu sparen, wurden für die Schüler drei Arten von Arbeitsbüchern erstellt: Grüne Notizbücher enthielten Aufgaben der 1. Komplexitätsstufe, deren Erledigung mit „3“ bewertet wurde, gelbe Notizbücher enthielten Aufgaben der 2. Komplexitätsstufe Komplexität, bewertet mit „4“, rot – 3. Schwierigkeitsgrad, bewertet mit „5“. Alle grundlegenden Referenzdiagramme und Referenznotizen wurden in die Notizbücher gedruckt, sodass die Schüler keine Zeit mit dem Kopieren verschwenden mussten. Neben einer erheblichen Zeitersparnis im Unterricht kann das Arbeitsbuch durch differenzierte (auch Hausaufgaben-)Aufgaben die Ermüdung der Schüler deutlich reduzieren. Eine spezielle Tabelle enthält Noten für vier Arten von Unterrichtsarbeiten, für die der Lehrer eine Abschlussnote vergibt. Die Testaufgabe wird in zwei Versionen dargestellt.

Für den aktuellen Wissenstest wurde Testing gewählt. Hierbei handelt es sich um eine moderne, lehrerfreundliche Technologie, die eine möglichst objektive Beurteilung des Leistungsniveaus eines Schülers ermöglicht und nur einen minimalen Zeitaufwand für die Prüfung erfordert. Ein Schüler erledigte diese Aufgabe am Computer, der Rest – in Arbeitsheften. Psychologisch intelligente Computerkommentare hatten einen starken pädagogischen Einfluss auf den Schüler.

Hausaufgaben: werden im Rahmen der Lektion gegeben, mit Anleitungen zur Umsetzung.

Während des Blitzturniers habe ich eine aktuelle Selbstanalyse durchgeführt und den geplanten Abschluss der Lektion geändert: Anstatt die Begleitnotizen zu wiederholen, habe ich drei problematische Fragen des Blitzturniers aus der Reserve gestellt und damit den „Schwerpunkt“ von verschoben Diese Phase des Unterrichts von der Schule des Gedächtnisses zur Schule der Entwicklung.

Außerdem hatte ich als Reserve vor, ein experimentelles Problem zu lösen, das das Experiment von Archimedes zur Bestimmung des Volumens eines Körpers mit komplexer Form wiederholte, aber die Reserve wurde in der Lektion nicht verwendet.

Stundenplanung: ermöglichte es uns, die Fähigkeiten zum Analysieren, Vergleichen, Hervorheben des Wesentlichen, Abstrahierens, Konkretisierens, Verallgemeinerns, die Fähigkeit zum Dialog, die Kommunikationsfähigkeiten der Schüler und das Training in Wahrnehmungshandlungen zu entwickeln. Den Schülern wurde eine multisensorische Präsentation von Informationen durch auditive, visuelle und kinästhetische Lernmethoden ermöglicht. Während des Unterrichts wechselten die Arten der Aktivitäten siebenmal. Dieser Ansatz ermöglichte es, alle Studierenden zu beeinflussen und Informationen durch die Wahl eines eigenen Eingabekanals zu erhalten.

Unterrichtszeit Bei rationaler Anwendung ist der Grad der Wissensprüfung rational, aus psychodynamischer Sicht verändert sich der Unterrichtsrhythmus mit der Änderung der Art der Aktivität. Das Tempo wurde durch die Schwierigkeit des Lernstoffs bestimmt: Leichtes Material wurde in einem schnellen Tempo vorgetragen, beim Übergang zu schwierigem Material verlangsamte sich die Sprechgeschwindigkeit, das Material wurde viele Male wiederholt (z. B. machte ich immer wieder darauf aufmerksam). Tatsache, dass die Stärke von Archimedes nur von der Dichte der Flüssigkeit und dem Volumen des Körpers oder seines eingetauchten Teils abhängt) .

Das zentrale Problem der Aufmerksamkeitserhaltung wurde durch den Einsatz interaktiver Technologien vollständig gelöst – wechselnde lebendige Eindrücke von dem, was auf der Projektionsleinwand gesehen wurde, und abwechselnde Arten von Bildungsaktivitäten. Gleichzeitig war die Aufmerksamkeit nicht kontemplativ wie beim Ansehen von Videos, sondern mobilisierender Natur, da sie eine Reaktion der Schüler erforderte. Um die Aufmerksamkeit aufrechtzuerhalten, wurden die Schüler außerdem durch die Lösung praktischer Probleme und Blitzturnieraufgaben mit der lebenswichtigen Bedeutung des Lernstoffs vertraut gemacht. Der Einsatz eines Computers, verschiedene Demonstrationen und ein Arbeitsbuch verliehen dem visuellen Material Helligkeit, Neuheit und Struktur.

Bei der Erklärung neuer Materialien und der Lösung von Problemen wurde das Volumen des Kurzzeitgedächtnisses berücksichtigt. Nach der Übertragung neuen Materials ins Langzeitgedächtnis nutze ich den Reminiszenzeffekt, um seine Spuren im weiteren Unterricht zu festigen.

Die positiven Erfahrungen der Kinder wurden durch Lob und anerkennendes Nicken angeregt. Das psychologische Mikroklima wurde durch die optimistische und positive Stimmung des Lehrers unterstützt.

Das pädagogische Potenzial wurde ausgeschöpft. Die Kommunikation war freundlich, demokratisch, tolerant, ein positiver moralischer und emotionaler Zustand dominierte; Geräte und Einrichtungen trugen zur Entwicklung der ästhetischen Kultur bei.

Die Schüler beteiligten sich aktiv an der Vorbereitung der Videoaufgaben für den Unterricht. Sie wählten Videoclips aus, vertonten sie und fertigten selbst eine Zeichnung zum Problem des Toten Meeres an. Gleichzeitig wurde das Problem der Entwicklung kognitiven Interesses erfolgreich gelöst. Die Verbindung zwischen Lernen und Leben ist ein wirksames Mittel, um das Interesse am Unterricht zu wecken. Die Methode der Verwendung von Videoaufgaben trägt zur Bildung einer weltanschaulichen Vorstellung von der Erkennbarkeit von Phänomenen und Eigenschaften der umgebenden Welt bei, macht den Lernprozess interaktiver, praxisorientierter, entwickelt fantasievolles Denken, steigert die kognitive Aktivität und weckt das Interesse an das Fach und die Motivation, Physik zu studieren. All dies geschieht vor dem Hintergrund einer ausgeprägten emotionalen Wahrnehmung: Die Studierenden beginnen sich selbst zu interessieren, erkennen bestimmte physikalische Phänomene im Alltag und versuchen, das erworbene Wissen in der Praxis anzuwenden.

Ich glaube, dass das Endergebnis der Lektion erreicht wurde, weil die Schüler gelernt haben, die Archimedes-Kraft, die Dichte einer Flüssigkeit und das Volumen eines Körpers in verschiedenen Situationen zu ermitteln. Sie kommunizierten, führten Dialoge, in denen sich das Denken entwickelte, zeigten Interesse am Thema und es gab viele richtige Antworten.

Lektionsfunktion: 1) Material aus zwei Lektionen ist enthalten (siehe oben); 2) der Unterricht ist sehr interaktiv, praxisorientiert, beinhaltet viel selbstständiges Arbeiten, der Lernstoff hat einen Bezug zum Leben; 3) Um die Ermüdung der Schüler zu reduzieren, wurden zwei valeologische Technologien eingesetzt – das Spiel „Blitz Tournament“ und ein Personal Computer – die ein hohes Maß an kognitiver Aktivität der Schüler sicherstellten, ohne ihre Gesundheit zu beeinträchtigen.

Selbsteinschätzung der Unterrichtseinheit B.A. Tatyankin (Design von Technologie für den Physikunterricht in der 7. Klasse. Woronesch: VoROIPKiPRO, 2001) ist in der Tabelle aufgeführt. 1.

Tabelle 1. Selbsteinschätzung der Unterrichtseinheit B.A. Tatjankin

Selbsteinschätzung des Unterrichts nach Yu.A. Konarzhevsky (Lektionsanalyse. M.: Pedagogical Search Center, 2003) im Drei-Punkte-System ist in der Tabelle angegeben. 2.

Tabelle 2

Unterrichtsmerkmale
Der Zweck der Lektion wird benannt
Die Aktionen der Schüler werden so organisiert, dass sie das Ziel der Aktivität akzeptieren
Die inhaltliche Übereinstimmung des Unterrichtsmaterials mit dem Unterrichtszweck ist gewährleistet: A) Motivation der Aktivität, B) Zusammenarbeit zwischen Lehrer und Schülern, V) Kontrolle und Selbstkontrolle.
Übereinstimmung der Lehrmethoden mit den Inhalten des Lehrmaterials
Die Übereinstimmung der Organisationsformen der kognitiven Aktivität wurde sichergestellt durch: A) Zusammenarbeit zwischen Studierenden, B) Einbeziehung jedes Schülers in Aktivitäten zur Erreichung des dreifachen didaktischen Ziels.
Die Organisationsformen der kognitiven Aktivität werden entsprechend dem Inhalt des Unterrichtsmaterials und dem Zweck des Unterrichts sowie den Lehrmethoden ausgewählt
Grad der Erreichung des dreieinigen Unterrichtsziels: A) pädagogischer Aspekt, B) pädagogischer Aspekt, V) Entwicklungsaspekt.

Die Effektivität der Lektion E y = 22/24 = 92 % (d. h. mehr als das Kriterium von 86 %), es gibt keine einzige Punktzahl von 0 Punkten, daher kann die Lektion als ausgezeichnet angesehen werden.

Diese Legende ist vielleicht gar nicht so weit von der Wahrheit entfernt. Siehe „Strahlenwaffen der Antike“, Nr. 4/2009. – Ed.

Die Frage ist nicht so einfach. Hier ist ein Auszug aus einer Notiz von K.Yu. Bogdanov (siehe Nr.: „Leider ist die Wissenschaft immer noch nicht in der Lage, die Phänomene, die in körnigen Mischungen beim Schütteln auftreten, vollständig zu erklären. Und der Hauptgrund hierfür liegt in der Tatsache, dass die trockene Mischung in ihren Eigenschaften einer nicht ähnlich ist Daher sind viele Gesetze, die die Analyse des Verhaltens von Flüssigkeiten und Festkörpern vereinfachen, hier einfach nicht anwendbar. Erst kürzlich, mit dem Aufkommen von Supercomputern, wurde es möglich, das Gleiten von Tausenden von Körnern zu simulieren Sand übereinander, durchgeführt im Jahr 1987 am Institute of Technology State of New Jersey (USA), zeigte, dass beim Schütteln erwartungsgemäß Lücken zwischen benachbarten Körnchen entstehen Der Spalt ist immer höher als bei einem großen kleinen Granulat und rollt häufiger nach unten. Daher kommt es nach intensivem Schütteln zu einer Konzentration kleinerer Granulatkörner am Boden und dementsprechend großer Granulatkörner an der Oberseite. – Ed.

Unterrichtsziele: die Existenz einer Auftriebskraft nachweisen, die Gründe für ihr Auftreten verstehen und Regeln für ihre Berechnung ableiten, zur Bildung einer weltanschaulichen Vorstellung von der Erkennbarkeit von Phänomenen und Eigenschaften der umgebenden Welt beitragen.

Unterrichtsziele: Arbeiten Sie an der Entwicklung der Fähigkeiten, Eigenschaften und Phänomene auf der Grundlage von Wissen zu analysieren und den Hauptgrund hervorzuheben, der das Ergebnis beeinflusst. Entwickeln Sie Kommunikationsfähigkeiten. Entwickeln Sie in der Phase der Hypothesenaufstellung eine mündliche Rede. Überprüfung des Niveaus des unabhängigen Denkens des Schülers im Hinblick auf die Anwendung des Wissens durch den Schüler in verschiedenen Situationen.

Archimedes ist ein herausragender Wissenschaftler des antiken Griechenlands, geboren im Jahr 287 v. Chr. in der Hafen- und Schiffbaustadt Syrakus auf der Insel Sizilien. Archimedes erhielt eine hervorragende Ausbildung von seinem Vater, dem Astronomen und Mathematiker Phidias, einem Verwandten des Syrakus-Tyrannen Hiero, der Archimedes förderte. In seiner Jugend verbrachte er mehrere Jahre im größten Kulturzentrum Alexandrias, wo er freundschaftliche Beziehungen zum Astronomen Conon und zum Geographen-Mathematiker Eratosthenes aufbaute. Dies war der Anstoß für die Entwicklung seiner herausragenden Fähigkeiten. Als reifer Wissenschaftler kehrte er nach Sizilien zurück. Berühmt wurde er durch seine zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten, vor allem in den Bereichen Physik und Geometrie.

Die letzten Jahre seines Lebens verbrachte Archimedes in Syrakus, wo er von der römischen Flotte und Armee belagert wurde. Der 2. Punische Krieg war im Gange. Und der große Wissenschaftler scheut keine Mühen und organisiert die technische Verteidigung seiner Heimatstadt. Er baute viele erstaunliche Kampffahrzeuge, die feindliche Schiffe versenkten, sie in Stücke zerschmetterten und Soldaten zerstörten. Allerdings war die Armee der Stadtverteidiger im Vergleich zur riesigen römischen Armee zu klein. Und im Jahr 212 v. Syrakus wurde eingenommen.

Das Genie von Archimedes wurde von den Römern bewundert und der römische Feldherr Marcellus befahl, sein Leben zu verschonen. Doch der Soldat, der Archimedes nicht vom Sehen kannte, tötete ihn.

Eine seiner wichtigsten Entdeckungen war das Gesetz, das später als Gesetz des Archimedes bezeichnet wurde. Einer Legende nach kam Archimedes die Idee zu diesem Gesetz, als er ein Bad nahm, mit dem Ausruf „Eureka!“ Er sprang aus der Badewanne und rannte nackt los, um die wissenschaftliche Wahrheit aufzuschreiben, die ihm zu Ohren gekommen war. Der Kern dieser Wahrheit muss noch geklärt werden; wir müssen die Existenz einer Auftriebskraft überprüfen, die Gründe für ihr Auftreten verstehen und Regeln für ihre Berechnung ableiten.

Der Druck in einer Flüssigkeit oder einem Gas hängt von der Eintauchtiefe des Körpers ab und führt zum Auftreten einer Auftriebskraft, die auf den Körper wirkt und vertikal nach oben gerichtet ist.

Wird ein Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas abgesenkt, so schwimmt er unter Einwirkung einer Auftriebskraft von tieferen Schichten in flachere auf. Lassen Sie uns eine Formel zur Bestimmung der Archimedes-Kraft für ein rechteckiges Parallelepiped herleiten.

Der Flüssigkeitsdruck auf der Oberseite ist gleich

wobei: h1 die Höhe der Flüssigkeitssäule über der Oberkante ist.

Druckkraft auf die Oberseite die Kante ist gleich

F1= p1*S = w*g*h1*S,

Wo: S – Bereich der Oberseite.

Der Flüssigkeitsdruck auf der Unterseite ist gleich

wobei: h2 die Höhe der Flüssigkeitssäule über der Unterkante ist.

Die Druckkraft am unteren Rand ist gleich

F2= p2*S = w*g*h2*S,

Wobei: S die Fläche der Unterseite des Würfels ist.

Da h2 > h1, dann ist ð2 > ð1 und F2 > F1.

Die Differenz zwischen den Kräften F2 und F1 beträgt:

F2 – F1 = w*g*h2*S – w*g*h1*S = w*g*S* (h2 – h1).

Da h2 – h1 = V das Volumen eines Körpers oder Körperteils ist, der in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht ist, gilt F2 – F1 = w*g*S*H = g* w*V

Das Produkt aus Dichte und Volumen ist die Masse der Flüssigkeit oder des Gases. Daher ist die Kraftdifferenz gleich dem Gewicht der vom Körper verdrängten Flüssigkeit:

F2 – F1= mf*g = Pzh = Fout.

Die Auftriebskraft ist die Archimedes-Kraft, die das Gesetz von Archimedes definiert

Die Resultierende der auf die Seitenflächen wirkenden Kräfte ist Null und geht daher nicht in die Berechnungen ein.

Somit erfährt ein Körper, der in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht ist, eine Auftriebskraft, die dem Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeit oder des Gases entspricht.

Das Gesetz von Archimedes wurde erstmals von Archimedes in seiner Abhandlung „Über schwebende Körper“ erwähnt. Archimedes schrieb: „Körper, die schwerer als die Flüssigkeit sind und in diese Flüssigkeit eingetaucht sind, sinken bis zum Boden, und in der Flüssigkeit werden sie durch das Gewicht der Flüssigkeit in einem Volumen leichter, das dem Volumen des eingetauchten Körpers entspricht.“ ”

Betrachten wir, wie die Archimedes-Kraft abhängt und ob sie vom Gewicht des Körpers, dem Volumen des Körpers, der Dichte des Körpers und der Dichte der Flüssigkeit abhängt.

Basierend auf der archimedischen Kraftformel hängt sie von der Dichte der Flüssigkeit ab, in die der Körper eingetaucht ist, und vom Volumen dieses Körpers. Sie kommt aber beispielsweise nicht auf die Dichte der Substanz des in die Flüssigkeit eingetauchten Körpers an, da diese Größe in der resultierenden Formel nicht enthalten ist.
Bestimmen wir nun das Gewicht eines Körpers, der in eine Flüssigkeit (oder ein Gas) eingetaucht ist. Da in diesem Fall die beiden auf den Körper wirkenden Kräfte in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind (die Schwerkraft ist nach unten und die archimedische Kraft nach oben), ist das Gewicht des Körpers in der Flüssigkeit geringer als das Gewicht des Körpers im Vakuum durch die archimedische Kraft:

P A = m t g – m f g = g (m t – m f)

Wenn also ein Körper in eine Flüssigkeit (oder ein Gas) eingetaucht wird, verliert er so viel Gewicht, wie die Flüssigkeit (oder das Gas), die er verdrängt, wiegt.

Somit:

Die Archimedes-Kraft hängt von der Dichte der Flüssigkeit und dem Volumen des Körpers oder seines eingetauchten Teils ab und ist nicht von der Dichte des Körpers, seinem Gewicht und dem Volumen der Flüssigkeit abhängig.

Bestimmung der Kraft von Archimedes durch Labormethode.

Ausrüstung: ein Glas sauberes Wasser, ein Glas Salzwasser, ein Zylinder, ein Dynamometer.

Fortschritt:

Bestimmen Sie das Gewicht des Körpers in der Luft.
Bestimmen Sie das Gewicht des Körpers in der Flüssigkeit.
Finden Sie den Unterschied zwischen dem Gewicht eines Körpers in Luft und dem Gewicht eines Körpers in Flüssigkeit.

4. Messergebnisse:

Schließen Sie daraus, wie die Archimedes-Kraft von der Dichte der Flüssigkeit abhängt.

Die Auftriebskraft wirkt auf Körper beliebiger geometrischer Form. Die in der Technik gebräuchlichsten Körper sind Zylinder- und Kugelformen, Körper mit entwickelter Oberfläche, Hohlkörper in Form einer Kugel, eines Quaders oder eines Zylinders.

Die Schwerkraft wirkt auf den Schwerpunkt eines in einer Flüssigkeit eingetauchten Körpers und ist senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche gerichtet.

Die Auftriebskraft wirkt von der Flüssigkeitsseite her auf den Körper, ist senkrecht nach oben gerichtet und wirkt auf den Schwerpunkt des verdrängten Flüssigkeitsvolumens. Der Körper bewegt sich senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche.

Lassen Sie uns die Bedingungen für schwimmende Körper herausfinden, die auf dem Gesetz von Archimedes basieren.

Das Verhalten eines in einer Flüssigkeit oder einem Gas befindlichen Körpers hängt vom Verhältnis zwischen den Modulen der Schwerkraft F t und der archimedischen Kraft F A ab, die auf diesen Körper wirken. Folgende drei Fälle sind möglich:

F t > F A – der Körper ertrinkt;
F t = F A – der Körper schwimmt in einer Flüssigkeit oder einem Gas;
F t< F A - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Eine andere Formulierung (wobei P t die Dichte des Körpers ist, P s die Dichte des Mediums, in das er eingetaucht ist):

P t > P s – der Körper sinkt;
P t = P s – der Körper schwimmt in einer Flüssigkeit oder einem Gas;
Pt< P s - тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Die Dichte der im Wasser lebenden Organismen entspricht nahezu der Dichte des Wassers, sie benötigen also keine starken Skelette! Fische regulieren ihre Tauchtiefe, indem sie die durchschnittliche Dichte ihres Körpers verändern. Dazu müssen sie lediglich das Volumen der Schwimmblase verändern, indem sie die Muskulatur anspannen oder entspannen.

Liegt ein Körper am Boden in einer Flüssigkeit oder einem Gas, dann ist die Archimedes-Kraft Null.

Das Prinzip von Archimedes wird im Schiffbau und in der Luftfahrt eingesetzt.

Schwebekörperdiagramm:

Die Wirkungslinie der Schwerkraft des Körpers G verläuft durch den Schwerpunkt K (Verdrängungszentrum) des verdrängten Flüssigkeitsvolumens. In der Normallage eines schwimmenden Körpers liegen der Schwerpunkt des Körpers T und der Verschiebungsschwerpunkt K auf derselben Vertikalen, der sogenannten Schwimmachse.

Beim Rollen bewegt sich das Verschiebungszentrum K zum Punkt K1, und die Schwerkraft des Körpers und die archimedische Kraft FA bilden ein Kräftepaar, das dazu neigt, den Körper entweder in seine ursprüngliche Position zurückzubringen oder das Rollen zu verstärken.

Im ersten Fall weist der Schwimmkörper statische Stabilität auf, im zweiten Fall ist keine Stabilität gegeben. Die Stabilität des Körpers hängt von der relativen Lage des Körperschwerpunkts T und des Metazentrums M (dem Schnittpunkt der Wirkungslinie der archimedischen Kraft beim Rollen mit der Navigationsachse) ab.

Im Jahr 1783 stellten die Gebrüder MONTGOLFIER eine riesige Papierkugel her, unter die sie einen Becher mit brennendem Alkohol stellten. Der Ballon füllte sich mit heißer Luft und begann zu steigen und erreichte eine Höhe von 2000 Metern.

Das Gesetz des Archimedes– das Gesetz der Statik von Flüssigkeiten und Gasen, nach dem auf einen in eine Flüssigkeit (oder ein Gas) eingetauchten Körper eine Auftriebskraft einwirkt, die dem Gewicht der Flüssigkeit im Körpervolumen entspricht.

Dass auf einen in Wasser getauchten Körper eine gewisse Kraft einwirkt, ist jedem bekannt: Schwere Körper scheinen leichter zu werden – zum Beispiel der eigene Körper, wenn er in eine Badewanne getaucht wird. Beim Schwimmen in einem Fluss oder im Meer können Sie sehr schwere Steine, die wir an Land nicht heben können, leicht anheben und über den Grund bewegen. Das gleiche Phänomen wird beobachtet, wenn ein Wal aus irgendeinem Grund an die Küste gespült wird – das Tier kann sich nicht außerhalb der Wasserumgebung bewegen – sein Gewicht übersteigt die Leistungsfähigkeit seiner Muskulatur. Gleichzeitig widerstehen leichte Körper dem Eintauchen in Wasser: Das Versenken einer Kugel von der Größe einer kleinen Wassermelone erfordert sowohl Kraft als auch Geschicklichkeit; Es wird höchstwahrscheinlich nicht möglich sein, eine Kugel mit einem Durchmesser von einem halben Meter einzutauchen. Es ist intuitiv klar, dass die Antwort auf die Frage – warum ein Körper schwimmt (und ein anderer sinkt) eng mit der Wirkung der Flüssigkeit auf den darin eingetauchten Körper zusammenhängt; man kann sich nicht mit der Antwort zufrieden geben, dass leichte Körper schwimmen und schwere sinken: Eine Stahlplatte sinkt natürlich im Wasser, aber wenn man daraus eine Kiste macht, dann kann sie schwimmen; Ihr Gewicht veränderte sich jedoch nicht. Um die Natur der Kraft zu verstehen, die von der Seite einer Flüssigkeit auf einen eingetauchten Körper einwirkt, genügt es, ein einfaches Beispiel zu betrachten (Abb. 1).

Würfel mit Kante A in Wasser getaucht, und sowohl das Wasser als auch der Würfel sind bewegungslos. Es ist bekannt, dass der Druck in einer schweren Flüssigkeit proportional zur Tiefe zunimmt – es ist offensichtlich, dass eine höhere Flüssigkeitssäule stärker auf den Boden drückt. Es ist viel weniger offensichtlich (oder überhaupt nicht offensichtlich), dass dieser Druck nicht nur nach unten, sondern auch seitwärts und nach oben mit der gleichen Intensität wirkt – das ist das Gesetz von Pascal.

Wenn wir die auf den Würfel wirkenden Kräfte betrachten (Abb. 1), dann sind aufgrund der offensichtlichen Symmetrie die auf die gegenüberliegenden Seitenflächen wirkenden Kräfte gleich und entgegengesetzt gerichtet – sie versuchen, den Würfel zu komprimieren, können aber sein Gleichgewicht oder seine Bewegung nicht beeinflussen . Die verbleibenden Kräfte wirken auf die Ober- und Unterseite. Lassen H– Eintauchtiefe der Oberseite, R– Flüssigkeitsdichte, G- Erdbeschleunigung; dann ist der Druck auf die Oberseite gleich

R· G · h = p 1

und ganz unten

R· G(h+a)= S 2

Die Druckkraft ist gleich dem Druck multipliziert mit der Fläche, d.h.

F 1 = P 1 · A\up122, F 2 = P 2 · A\up122 , wo A– Würfelkante,

und Stärke F 1 ist nach unten gerichtet und die Kraft F 2 – oben. Dadurch wird die Einwirkung der Flüssigkeit auf den Würfel auf zwei Kräfte reduziert – F 1 und F 2 und wird durch ihre Differenz, die Auftriebskraft, bestimmt:

F 2 – F 1 =R· G· ( h+a)A\up122 – r gha· A 2 = pga 2

Die Kraft ist Auftrieb, da die Unterkante naturgemäß unterhalb der Oberkante liegt und die nach oben wirkende Kraft größer ist als die nach unten wirkende Kraft. Größe F 2 – F 1 = pga 3 entspricht dem Volumen des Körpers (Würfel) A 3 multipliziert mit dem Gewicht eines Kubikzentimeters Flüssigkeit (wenn wir 1 cm als Längeneinheit nehmen). Mit anderen Worten: Die Auftriebskraft, die oft als archimedische Kraft bezeichnet wird, entspricht dem Gewicht der Flüssigkeit im Körpervolumen und ist nach oben gerichtet. Dieses Gesetz wurde vom antiken griechischen Wissenschaftler Archimedes aufgestellt, einem der größten Wissenschaftler der Erde.

Wenn ein Körper beliebiger Form (Abb. 2) ein Volumen innerhalb der Flüssigkeit einnimmt V, dann wird die Wirkung einer Flüssigkeit auf einen Körper vollständig durch den Druck bestimmt, der über die Oberfläche des Körpers verteilt ist, und wir stellen fest, dass dieser Druck völlig unabhängig vom Material des Körpers ist – („Der Flüssigkeit ist es egal, was sie tun soll drücken).

Um die resultierende Druckkraft auf die Körperoberfläche zu bestimmen, müssen Sie sich gedanklich vom Volumen entfernen V gegebenen Körper und füllen (geistig) dieses Volumen mit derselben Flüssigkeit. Einerseits befindet sich ein Gefäß mit ruhender Flüssigkeit, andererseits befindet sich das Volumen im Inneren V– ein Körper, der aus einer bestimmten Flüssigkeit besteht, und dieser Körper befindet sich unter dem Einfluss seines Eigengewichts (die Flüssigkeit ist schwer) und des Drucks der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Volumens im Gleichgewicht V. Da das Gewicht einer Flüssigkeit im Volumen eines Körpers gleich ist pgV und durch die resultierenden Druckkräfte ausgeglichen wird, dann ist sein Wert gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen V, d.h. pgV.

Nachdem ich im Geiste den umgekehrten Ersatz vorgenommen hatte, platzierte ich ihn im Volumen V gegebenen Körper und unter Hinweis darauf, dass dieser Austausch keinen Einfluss auf die Verteilung der Druckkräfte auf der Oberfläche des Volumens hat V, können wir daraus schließen: Auf einen Körper, der in einer ruhenden schweren Flüssigkeit eingetaucht ist, wirkt eine nach oben gerichtete Kraft (archimedische Kraft), die dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des gegebenen Körpers entspricht.

Ebenso kann gezeigt werden, dass, wenn ein Körper teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, die archimedische Kraft gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des eingetauchten Körperteils ist. Ist in diesem Fall die archimedische Kraft gleich der Gewichtskraft, dann schwimmt der Körper auf der Flüssigkeitsoberfläche. Wenn die archimedische Kraft während des vollständigen Eintauchens geringer ist als das Gewicht des Körpers, ertrinkt er offensichtlich. Archimedes führte das Konzept des „spezifischen Gewichts“ ein G, d.h. Gewicht pro Volumeneinheit eines Stoffes: G = S; wenn wir das für Wasser annehmen G= 1, dann ein fester Materiekörper für den G> 1 wird ertrinken und wann G < 1 будет плавать на поверхности; при G= 1 Ein Körper kann in einer Flüssigkeit schweben (schweben). Zusammenfassend stellen wir fest, dass das Gesetz von Archimedes das Verhalten von Ballons in der Luft (im Ruhezustand bei niedrigen Geschwindigkeiten) beschreibt.

Wladimir Kusnezow

Manche Körper ertrinken nicht im Wasser. Wenn Sie versuchen, sie in die Wassersäule zu drücken, schwimmen sie immer noch an die Oberfläche. Andere Körper tauchen in Wasser ein, werden aber aus irgendeinem Grund leichter.

In der Luft wirkt auf Körper die Schwerkraft. Es verschwindet nicht einmal im Wasser und bleibt gleich. Wenn es jedoch den Anschein hat, dass das Gewicht des Körpers abnimmt, bedeutet dies, dass die Schwerkraft einer anderen Kraft entgegenwirkt, also in die entgegengesetzte Richtung wirkt. Das Auftriebskraft, oder Archimedische Kraft (Die Kraft des Archimedes).

Auftriebskraft tritt in jedem flüssigen oder gasförmigen Medium auf. Bei Gasen ist sie jedoch viel geringer als bei Flüssigkeiten, da deren Dichte viel geringer ist. Daher wird bei der Lösung einer Reihe von Problemen die Auftriebskraft von Gasen nicht berücksichtigt.

Was erzeugt die Auftriebskraft? Im Wasser herrscht Druck, der eine Wasserdruckkraft erzeugt. Es ist diese Wasserdruckkraft, die die Auftriebskraft erzeugt. Wenn ein Körper in Wasser eingetaucht ist, wirken von allen Seiten Wasserdruckkräfte senkrecht zu den Körperoberflächen auf ihn ein. Die Resultierende all dieser Wasserdruckkräfte erzeugt eine Auftriebskraft für einen bestimmten Körper.

Es stellt sich heraus, dass die resultierende Kraft des Wasserdrucks nach oben gerichtet ist. Warum? Wie Sie wissen, steigt der Wasserdruck mit der Tiefe. Daher ist die Wasserdruckkraft auf die Unterseite des Körpers größer als die Kraft, die auf die Oberseite wirkt (wenn der Körper vollständig in Wasser eingetaucht ist).

Da die Kräfte senkrecht zur Oberfläche gerichtet sind, ist die von unten wirkende nach oben und die von oben wirkende nach unten gerichtet. Aber die von unten wirkende Kraft ist betragsmäßig größer (im Zahlenwert). Daher ist die resultierende Kraft des Wasserdrucks nach oben gerichtet, wodurch eine Auftriebskraft des Wassers entsteht.

Auf die Körperseiten wirkende Druckkräfte gleichen sich in der Regel gegenseitig aus. Beispielsweise wird derjenige, der rechts wirkt, durch denjenigen ausgeglichen, der links wirkt. Daher können diese Kräfte bei der Berechnung der Auftriebskraft vernachlässigt werden.

Wenn ein Körper jedoch an der Oberfläche schwimmt, wirkt auf ihn nur die Kraft des Wasserdrucks von unten. Es gibt keinen Wasserdruck von oben. In diesem Fall ist das Gewicht des Körpers auf der Wasseroberfläche geringer als die Auftriebskraft. Daher taucht der Körper nicht in Wasser ein.

Wenn der Körper sinkt, also zu Boden sinkt, bedeutet dies, dass sein Gewicht größer ist als die Auftriebskraft.

Steigt die Auftriebskraft, wenn ein Körper vollständig in Wasser eingetaucht ist, je nachdem, wie tief der Körper eingetaucht ist? Nein, es nimmt nicht zu. Tatsächlich nimmt mit zunehmender Druckkraft auf die untere Fläche auch die Druckkraft auf die obere Fläche zu. Der Unterschied zwischen Ober- und Unterdruck wird immer durch die Körpergröße bestimmt. Die Körperhöhe ändert sich nicht mit der Tiefe.

Die auf einen bestimmten Körper in einer bestimmten Flüssigkeit wirkende Auftriebskraft hängt von der Dichte der Flüssigkeit und dem Volumen des Körpers ab. In diesem Fall verdrängt das Volumen eines Körpers, wenn er in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, ein gleiches Wasservolumen. Daher können wir sagen, dass die Auftriebskraft einer bestimmten Flüssigkeit von ihrer Dichte und dem vom Körper verdrängten Volumen abhängt.

Die Abhängigkeit des Drucks in einer Flüssigkeit oder einem Gas von der Eintauchtiefe eines Körpers führt zum Auftreten einer Auftriebskraft (oder anders gesagt der Archimedes-Kraft), die auf jeden in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetauchten Körper wirkt.

Die archimedische Kraft ist der Schwerkraft immer entgegengesetzt gerichtet, daher ist das Gewicht eines Körpers in einer Flüssigkeit oder einem Gas immer geringer als das Gewicht dieses Körpers im Vakuum.

Die Größe der archimedischen Kraft wird durch das Gesetz des Archimedes bestimmt.

Das Gesetz ist nach dem Altgriechischen benannt Wissenschaftler Archimedes, der im 3. Jahrhundert v. Chr. lebte.

Die Entdeckung des Grundgesetzes der Hydrostatik ist die größte Errungenschaft der antiken Wissenschaft. Wahrscheinlich kennen Sie bereits die Legende darüber, wie Archimedes sein Gesetz entdeckte: „Eines Tages rief ihn der syrakusanische König Hiero und sagte ... Und was geschah als nächstes? ...

Das Gesetz von Archimedes wurde von ihm erstmals in seiner Abhandlung „Über schwebende Körper“ erwähnt. Archimedes schrieb: „Körper, die schwerer als die Flüssigkeit sind und in diese Flüssigkeit eingetaucht sind, sinken bis zum Boden, und in der Flüssigkeit werden sie durch das Gewicht der Flüssigkeit in einem Volumen leichter, das dem Volumen des eingetauchten Körpers entspricht.“ ”

Eine andere Formel zur Bestimmung der archimedischen Kraft:

Interessant ist, dass die Archimedes-Kraft Null ist, wenn ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Körper mit seiner gesamten Basis fest auf den Boden gedrückt wird.

GEWICHT EINES KÖRPERS, UNMITTELBAR IN EINER FLÜSSIGKEIT (ODER GAS)

Körpergewicht im Vakuum Po=mg.
Taucht ein Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas ein,
Das P = Po – Fa = Po – Pzh

Das Gewicht eines Körpers, der in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht ist, wird um die auf den Körper wirkende Auftriebskraft verringert.

Oder aber:

Ein in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetauchter Körper verliert so viel Gewicht, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeit wiegt.

BÜCHERREGAL

Es stellt sich heraus

Die Dichte von im Wasser lebenden Organismen unterscheidet sich fast nicht von der Dichte des Wassers, sie brauchen also keine starken Skelette!

Fische regulieren ihre Tauchtiefe, indem sie die durchschnittliche Dichte ihres Körpers verändern. Dazu müssen sie lediglich das Volumen der Schwimmblase verändern, indem sie die Muskulatur anspannen oder entspannen.

Vor der Küste Ägyptens gibt es einen erstaunlichen Fagak-Fisch. Die Annäherung an die Gefahr zwingt den Fagak, schnell Wasser zu schlucken. Gleichzeitig kommt es in der Fischspeiseröhre zu einer schnellen Zersetzung von Nahrungsmitteln unter Freisetzung einer erheblichen Menge an Gasen. Gase füllen nicht nur den aktiven Hohlraum der Speiseröhre, sondern auch den daran befestigten blinden Auswuchs. Dadurch schwillt der Körper des Phagaks stark an und er schwimmt gemäß dem Gesetz des Archimedes schnell an die Oberfläche des Reservoirs. Hier schwimmt er kopfüber hängend, bis die in seinem Körper freigesetzten Gase verschwinden. Danach sinkt es durch die Schwerkraft auf den Boden des Reservoirs, wo es zwischen den Bodenalgen Zuflucht sucht.

Chilim (Wasserkastanie) trägt nach der Blüte unter Wasser schwere Früchte. Diese Früchte sind so schwer, dass sie die gesamte Pflanze leicht zu Boden ziehen können. Zu diesem Zeitpunkt kommt es jedoch bei dem in tiefem Wasser wachsenden Chili zu Schwellungen an den Blattstielen, die ihm die nötige Auftriebskraft verleihen und ihn nicht absinken lassen.