İçerik
“Denizlerin Vahası”, 100.000 ton kütle ile dünyanın en büyük yolcu gemisidir, ancak yüzmektedir. Gemi tasarımcıları, bir teknenin yüzmesi için kendi ağırlığından daha fazla miktarda su alması gerektiğini belirten Arşimet prensibini kullanıyor. Bu karmaşık konsept, aşağıda anlatılanlar gibi ilginç gösteriler ve deneyler kullanılarak öğrencilere daha erişilebilir hale getirilmiştir.
Her şey nasıl başladı
Eski Yunanistan'da, Kral Hiero II yerel bir kuyumcu tarafından yapılacak bir taç görevlendirdi. Saf altın olduğundan şüpheliydi, bu yüzden filozof-bilim adamı Arşimed'e bulma görevini verdi. Arşimed sıcak bir banyoya girdi ve küvetin içine battığında yan tarafına su döküldüğünü gördü ve yerinden çıkan suyun vücudunun hacmine eşit olduğunu fark etti. “Eureka!”, Tacın hacmini ve yoğunluğunu hesaplamak için bu yer değiştirme tekniğini kullanabileceğini belirlediğinde haykırdı. Testinde kuronların yoğunluğunun altından az olduğu kanıtlandı, bu yüzden taç saf altın değildi.
Topa Karşı Gövde
Neden bir alüminyum silindirin battığını sorduğunda, öğrenci yanlış cevap verebilir, çünkü “Daha ağırdır.” Öğrencilere, iki adet 5 inç x 5 inç alüminyum folyo verin. İkisinin de kütlesini bulun. Öğrencilerden bir kare folyoyu sıkı bir topun içine ezmelerini, suya bırakmalarını ve batmalarını izleyin. Alüminyumu yüzdürmenin bir yolunu bulana kadar ikinci kareyle deney yapın. Alüminyum bir tekne biçiminde olduğunda yüzer, çünkü kütle aynı kalırken hacmi çok arttı. Teknenin gövdesi hava ile doldurulur ve önemli bir ağırlık eklemeden hacmi arttırır. Teknenin kütlesi yerinden ettiğinden su altındaysa tekne yüzer. İçi boş bir gövdeyle, tekne toptan daha fazla suyun yerini alacaktır.
Hovering Helyum Balonu
••• Comstock / Stockbyte / Getty ImagesYerçekimi kuvveti, bir sıvının içinden aşağı çekmek için nesnenin kütlesine bağlıdır. Nesne batmaya başladığında, kaldırma kuvveti nesneyi yukarı itmeye çalışır. Yerçekimi kuvveti kaldırma kuvvetinden daha büyükse, nesne batar. Helyum balonları havada yüzer, çünkü yer değiştirdikleri havanın kütlesi helyum ve balon kütlesinden daha büyüktür. Bir şeridi bir helyum balonuna bağlayın ve yüzdürme kuvveti yerçekimi kuvvetinden daha büyük olduğundan, yüzer. Ağırlığı artırarak yerçekimi kuvvetini arttırın. Balon batıncaya kadar ağırlığı artırarak kurdeleye kraker bağlayın. Şimdi balon yavaş yavaş yükselmeye başlayana kadar çubuk kraker parçaları ufalayın. Balonu “asılı” duruma getirebilirseniz, çekim kuvveti kaldırma kuvveti ile eşittir.
Yüzer Üzüm
Arşimed prensibini kullanarak, öğrenciler bir nesnenin farklı sıvılarda batıp batmayacağını belirler. Ilık su ile berrak bir bardak hazırlayın. Bir üzüm ekleyin ve batacak. Cama tuz ilave edilir ve üzüm yüzmeye başlar. Arşimet prensibini hatırlayın: Bir nesne akışkan içindeki kendi hacminden daha ağırsa, batar. Suya tuz ilave etmek, birim hacim başına kütleyi, üzümden eşit veya daha yoğun olana kadar arttırır. Bu sırada üzüm yüzer.