Исследовательская работа на тему " В царстве Архимеда" (7-8 кл.)

Исследовательская работа по физике  «В царстве Архимеда»

                           

                                                                    Выполнили: Чеботарева Юлия;

                                                                                Гурина Арина.

                                                                                Руководитель:   Литовченко Любовь

                                                                                 Михайловна  МБОУ СОШ п.Быстринск

                                                  п. Быстринск

                                                            2020 г.

Аннотация

Тема исследовательской работы:

Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила. Плавание тел. Условия плавания тел.

Данная работа дает возможность углубить сформированные на уроке  знания об архимедовой силе; продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами; показать роль физического эксперимента в физике.

Не всегда удовлетворяет то, что ответ на поставленный вопрос есть в учебнике. Появляется потребность получить этот ответ из жизненного опыта, наблюдений за окружающей действительностью, из результатов собственных экспериментов, которые позволяют расширить знания по данной теме, готовить и самостоятельно демонстрировать опыты, объяснять их результаты. На основе вопросов, изученных в теме: «Давление в жидкости и газе», рассматриваются  проблемы, касающиеся поведения тела внутри жидкости и газа, выясняются причины этого поведения и условия его изменения.

Актуальность

Многие тысячелетия человек задавался вопросом: «Почему люди не летают?» Мечты о полетах по воздуху казались незыблемыми вплоть до 18 века. Необходимость преодолевать водные и воздушные преграды, привели к новым изобретениям человеком. Экскурсия в царство Архимеда предоставляет удивительную возможность раскрыть тайны водного и воздушного мира. Самостоятельно добытые знания – бесценны. Каждый проявляет себя как физик экспериментатор, испытывая радость первооткрывателя. Исследовательская работа направлена на то, чтобы охватить как можно полнее вопросы школьной программы, используя ранее полученные знания и факты, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.

Цель работы:

·        сконцентрировать внимание на основном законе гидростатики – законе Архимеда и уметь анализировать поведение тела внутри жидкости.

·        научиться представлять результаты исследования с помощью информационных технологий.

Задачи работы:

·        применять полученные знания школьной программы в конкретной жизненной ситуации.

·        выработать  навыки проведения самостоятельного эксперимента;

·         видеть проблему и наметить пути ее решения;

·         анализировать полученные результаты.

       *    оформить материал и выступить с ним на научно-практической конференции в школе.

Методы и приёмы:

1.     Метод поисковый

2. Изучение познавательной литературы.

3. Работа с компьютером, сбор информации в интернете.

4.Эксперимент и опыт;

5.Анализ полученных результатов; (сравнение и обобщение)

В работе делается вывод: полученные результаты говорят о том, что гипотеза, выдвинутая в начале работы, подтвердилась.

.Практическая значимость исследования состоит в том, что это исследование интересно для учащихся. Они получат более углубленные знания предмета по темам программы, рассмотрят проблемы , касающиеся поведения тела  внутри жидкости и газа, выяснят причины этого поведения  и условие его изменения. 

Содержание

I.       ВВЕДЕНИЕ

II.    В царстве Архимеда.

2.1 Историческая справка.

2.2. Закон Архимеда. Теоретические основы.

2.3. Полный закон Архимеда.

III. Практическая часть работы

IV.                     «Проявления Архимедовой силы»

Опыт №1 . «Три шарика»

Опыт № 2. «Яйцо в солёной воде»

Опыт № 3. «Газированная вода, виноград и физика…»

Опыт №4: « Опыт с картофелиной»

      Опыт №5  « Чудо мандарин»

V.   Определение выталкивающей силы.

  1 способ.

  Определение силы Архимеда, пользуясь расчётной формулой :Fа = g ρж Vт

   2 способ.

    Определение силы Архимеда с помощью динамометра.

V .Заключение. Выводы.

VI. Список литературы 

VII. Приложения

I. Введение

Многие тысячелетия человек задавался вопросом: «Почему люди не летают?» Мечты о полетах по воздуху казались незыблемыми вплоть до 18 века. Необходимость преодолевать водные и воздушные преграды, привели к новым изобретениям человеком. Экскурсия в царство Архимеда предоставляет удивительную возможность раскрыть тайны водного и воздушного мира. Самостоятельно добытые знания – бесценны. Каждый проявляет себя как физик-экспериментатор, испытывая радость первооткрывателя.

Актуальность

Многие тысячелетия человек задавался вопросом: «Почему люди не летают?» Мечты о полетах по воздуху казались незыблемыми вплоть до 18 века. Необходимость преодолевать водные и воздушные преграды, привели к новым изобретениям человеком. Экскурсия в царство Архимеда предоставляет удивительную возможность раскрыть тайны водного и воздушного мира. Самостоятельно добытые знания – бесценны. Каждый проявляет себя как физик экспериментатор, испытывая радость первооткрывателя. Исследовательская работа направлена на то, чтобы охватить как можно полнее вопросы школьной программы, используя ранее полученные знания и факты, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.

Цель работы:

·        сконцентрировать внимание на основном законе гидростатики – законе Архимеда и уметь анализировать поведение тела внутри жидкости.

·        научиться представлять результаты исследования с помощью информационных технологий.

Задачи работы:

·        применять полученные знания школьной программы в конкретной жизненной ситуации.

·        выработать  навыки проведения самостоятельного эксперимента;

·         видеть проблему и наметить пути ее решения;

·         анализировать полученные результаты.

                        оформить материал и выступить с ним на научно-практической конференции в школе.

Объект исследования

 Давление в жидкости и газе

Предмет исследования

Изучение взаимодействия жидкости и предметов, помещенных в нее.

Методы и приёмы:

1.     Метод поисковый

       2. Изучение познавательной литературы.

        3. Работа с компьютером, сбор информации в интернете.

         4.Эксперимент и опыт;

          5.Анализ полученных результатов;(сравнение и обобщение)

Гипотеза: Мы предположили, что значение выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость, зависит от рода жидкости, т. е. от ее плотности  и от объема,  погруженного в жидкость тела.

Направление исследования.

Углубление предмета по темам программы. На основе вопросов, изученных в теме: «Давление в жидкости и газе», рассматриваются  проблемы, касающиеся поведения тела внутри жидкости и газа, выясняются причины этого поведения и условия его изменения.

II.В царстве Архимеда.

2.1 Историческая справка.

Архиме́д (Ἀρχιμήδης; 287 до н. э. — 212 до н. э.) — древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз, греческой колонии на острове Сицилия. Сведения о жизни Архимеда оставили нам Полибий, Тит Ливий, Цицерон, Плутарх, Витрувий и другие. Почти все они жили на много лет позже описываемых событий, и достоверность этих сведений оценить трудно.

Отцом Архимеда был математик и астроном Фидий, состоявший, как утверждает Плутарх, в близком родстве с Гиероном II, тираном Сиракуз. Отец привил сыну любовь к математике, механике и астрономии. Для обучения Архимед отправился в Александрию Египетскую — научный и культурный центр. Большую часть своей жизни провёл в родном городе Сиракузы. Где и был убит при захвате города воинами Марцелла во время Второй Пунической войны.

Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его поразительные изобретения. Известна легенда об Архимеде и золотой короне. Царь Гиерон (250 лет до н. э.) поручил ему проверить честность мастера, изготовившего золотую корону. Хотя корона весила столько, сколько было отпущено на неё золота, царь заподозрил, что она изготовлена из сплава золота с более дешёвыми металлами. Архимеду было поручено узнать  есть ли в короне примесь. Много дней мучила Архимеда эта задача. И вот однажды, находясь в бане, он погрузился в наполненную водой ванну, и его внезапно осенила мысль, давшая решение задачи. Ликующий и возбуждённый своим открытием, Архимед воскликнул: «Эврика! Эврика!», Нашёл!».                                                                  

Архимед заказал два слитка — один из золота, другой из серебра, равные весу короны. Каждый слиток он погружал поочерёдно в сосуд, доверху наполненный водой. Архимед заметил, что при погружении слитка из серебра воды вытекает больше. Затем он погрузил в воду корону и обнаружил, что воды вылито больше, чем при погружении золотого слитка, а ведь он был равен весу короны. По объёму вытесненной жидкости Архимед определил, что корона была изготовлена не из чистого золота, а с примесью серебра. Тем самым мастер был изобличён в обмане.

Задача о золотой короне побудила Архимеда заняться вопросом о плавании тел. В результате появилось замечательное сочинение «О плавающих телах». В этом сочинении Архимедом сформулировано: Тела, которые тяжелее жидкости, будучи опущены в неё, погружаются всё глубже, пока не достигают дна, и, пребывая в жидкости, теряют в своём весе столько, сколько весит жидкость, взятая в объёме тел.  В науку гидростатику это открытие вошло как закон Архимеда.

2.2 Теоретическая часть закона Архимеда

Это закон статики жидкостей и газов, согласно которому на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

Архимедова сила направлена всегда противоположно   силе   тяжести.   Она равна нулю, если погруженное  в  жидкость  тело  плотно,  всем основанием прижато ко дну.
Следует помнить, что в состоянии невесомости закон Архимеда не работает.

           Итак, на тело, находящееся, а жидкости или газе, в обычных земных условиях действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила: F_т — сила тяжести, F_А — сила Архимеда.

          Архимедова сила больше силы тяжести, если плотность жидкости больше плотности погруженного в жидкость  тела: ρ_t — плотность  тела,  ρ_s — плотность   среды,  в  которую погрузили тело.                                                                                                                                                                                ρ_t = ρ_s — тело плавает в жидкости или газе,
ρ_t > ρ_s — тело тонет,
ρ_t < ρ_s — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

          Поэтому дерево всплывает в воде, а железный гвоздь тонет. Однако на воде держатся громадные речные и морские суда, изготовленные из стали, плотность которой почти в 8 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что из стали делают лишь сравнительно тонкий корпус судна, а большая часть его объема занята воздухом. Среднее значение плотности судна при этом оказывается значительно меньше плотности воды; поэтому оно не только не тонет, но и может принимать для перевозки большое количество грузов.

Закон Архимеда. Теоретические основы.

Почему вес тела в воде меньше веса тела в  воздухе? Известно, что всякая жидкость давит на погруженное в неё тело со всех сторон: и сверху, и снизу, и с боков. Почему же на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, всегда направленная вверх?  

Зависимость давления в жидкости или газов глубины приводит к возникновению выталкивающей силы, действующей на любое тело, погруженное в жидкость или газ.

Эту силу называют архимедовой силой.

Рассмотрим силы, которые действуют со стороны жидкости на погруженное в неё тело.Почему силы, действующие на боковые грани тела равны и уравновешивают друг друга?А вот силы, действующие на верхнюю и нижнюю грани тела неодинаковы?

Рассчитаем  выталкивающую силу.

Ø F₁=p ₁S₁ ,     F₂=p ₂S₂, S₂=S₁=S,

Ø Fвыт=F₂-F₁= ρжgS(h₂-h₁)= ρжgSh

h-высота параллелепипеда

Sh=V – объём параллелепипеда

Ø ρж V=mж  - масса жидкости в объёме параллелепипеда

Выталкивающая сила равна весу жидкости в объёме погружённого в неё тела.

   Архимедова сила направлена противоположно силе тяжести; поэтому вес тела при взвешивании в жидкости или газе оказывается меньше веса, измеренного в вакууме.

Условия плавания тел.

   На тело, находящееся, а жидкости или газе, в обычных земных условиях действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила.

1.  Если сила тяжести по модулю больше архимедовой силы, то тело опускается вниз - тонет.

  2.  Если модуль силы тяжести равен модулю архимедовой силы, то тело может находиться  в равновесии на любой глубине.

  3.  Если архимедова сила больше силы тяжести, то тело поднимается вверх – всплывает.

                                                  

2.3 Полный закон Архимеда.

Закон Архимеда описывает действие жидкостей и газов на погруженное в них тело, и является основным законом раздела физики аэрогидростатики.  Однако закон Архимеда не только не доведён до идеального состояния, но даже ещё не сформулирован. В этом законе отсутствует как формулировка, так и основное уравнение, без чего физических законов не бывает.

 Всем известная формулировка: «на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной жидкости» является формулировкой правила Архимеда для определения выталкивающей силы. По описанию закона Архимеда в учебниках физики можно произвести расчёт Архимедовой силы для жидкостей и газов.

  III.  Практическая часть  работы

«Проявления Архимедовой силы.»

«Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением».

                                                                                               М. В. Ломоносов

Исследовательская часть  работы                                                                     Цель работы:

- Обнаружить наличие силы, выталкивающей тело из жидкости; установить, от каких факторов она зависит; установить формулу расчета архимедовой силы.

- Получить ответ на поставленные вопросы из жизненного опыта, наблюдений за окружающей действительностью, из результатов собственных экспериментов, которые позволяют расширить знания по данной теме, готовить и самостоятельно демонстрировать опыты, объяснять их результаты.

- Повысить интерес к изучению физики, развивать умение видеть изучаемые явления в природе, навыки проведения экспериментов, логическое мышление.

Существованием выталкивающей силы могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Особенно нас заинтересовали занимательные опыты. Мы провели опыты, которые можно объяснить  существованием архимедовой силы

Опыт №1. «Три шарика»                  

           Мы  взяли  три шарика одинаковой величины. Один стальной, другой  из парафина, третий из пробки. Взяли баночку, налили в нее воды примерно до половины. Опустили  туда все три шарика. Стальной шарик утонул, упал на дно: сталь ведь тяжелее воды. А парафиновый и пробочный  плавали на поверхности. Затем в баночку долили  растительное  масло. Масло легче воды и расположится сверху. Поверхность раздела будет хорошо видна. И на этой поверхности окажется шарик из парафина. Нижняя часть его будет в воде, верхняя — в масле.  Пробковый находится на поверхности масла. Три шарика занимают три разных «этажа».

Вывод:  Парафиновый шарик не всплывет на самый верх потому, что парафин хотя и легче воды, но тяжелее масла. А вот пробковый шарик и в масле плавает.

Опыт№2 . «Яйцо в солёной воде»

Выясняется поведение яйца в зависимости от плотности воды, сравнение силы тяжести и выталкивающей силы при различных положениях яйца в жидкости. Мы  взяли  две литровые стеклянные банки, и одну из них наполнил чистой воды. Опустил в нее сырое яйцо. Оно утонуло, пошло ко дну. Во вторую банку налил крепкого раствора поваренной  соли. На пол-литра воды достаточно двух столовых ложек соли, чтобы яйцо плавало. Затем взяли третью банку, литровую. Переложила в нее яйцо и подливала по очереди воду из обеих маленьких банок. Нам удалось получить такой раствор, в котором яйцо не  всплывало на поверхность, но и ко дну не пошло. Оно держится посреди раствора, как подвешенное.

Вывод: В первом случае плотность яйца больше плотности воды и поэтому яйцо утонуло. Во втором случае плотность солёной воды больше плотности яйца, поэтому яйцо плавает на поверхности. В третьем случае плотности почти одинаковы, поэтому яйцо находится внутри жидкости.

В слабосоленой воде.                                          В соленой воде

Опыт №3 . «Газированная вода, виноград и физика…»

Оборудование: виноградинки и стакан с сильногазированным напитком «Sprite».

Ход работы: Мы опустили две небольшие виноградинки в сосуд с сильногазированным напитком. Виноградинки сначала утонули, а потом быстро поднялись и стали плавать на поверхности. Через пятнадцать минут они опять опустились на дно, а затем поднялись снова. Итак, всплывали и поднимались несколько раз. Прошло около часа и виноградинки снова опустились на дно стакана и больше не всплывали.          

Объяснение: Виноградинки немного тяжелее воды, поэтому сначала они опустились на дно. Но на них сразу же будут образовываться пузырьки газа. Вскоре их станет так много, что виноградинки всплывают. На поверхности сильногазированного напитка пузырьки лопаются, и газ улетучивается. Отяжелевшие виноградинки вновь опускаются на дно. Здесь они снова покроются пузырьками газа и снова всплывут. Так будет продолжаться несколько раз, пока не закончиться весь газ в стакане с напитом.

Вывод: Некоторое время тело лежит на дне. За это время на нем начинают скапливаться пузырьки углекислого газа. Углекислый газ легче воды, пузырьки его всплывают вверх. И когда их к телу прикрепится достаточно много, подъемная сила пузырьков будет настолько сильна, что они смогут увлечь тело за собою вверх. И оно всплывет. Но когда тело достигает поверхности, некоторые пузырьки на нем начинают полопаться. И теперь их будет недостаточно, чтобы удерживать тело на плаву - оно снова станет тяжелым и опуститься на дно.

Опыт №4 « Чудо мандарин»              

Почему мандарин  не тонет?

Наберем в емкость воды и опустим в нее мандарин. Он плавает — и вот почему: кожура у мандарина менее плотная, чем его внутренность, и содержит много частичек воздуха, которые помогают мандарину оставаться на поверхности. То же самое явление держит лед на поверхности воды: частички воздуха замораживаются, плотность уменьшается. Теперь очистим  фрукт от кожуры и вновь опустим в воду: мандарин утонул из-за того, что увеличилась его плотность.

   

Опыт №5   Исследование поведения картофеля в жидкостях разного рода.

Цель работы:

•        Исследовать поведение картофеля в жидкостях разного рода.

•        Доказать, что значение выталкивающей силы зависит от плотности жидкости.

Ход работы :

1.Взять одну картофелину и жидкости разного рода:

•        вода чистая,

•        вода, насыщенная солью,

•        подсолнечное масло,

2.Определить силу тяжести, действующую на картофелину в воздухе и в жидкостях   разного рода поочередно.

Результаты исследований:

•        Сила тяжести,  действующая на картофель в воздухе, оказалась больше, чем в    жидкости.

•        Сила тяжести,  действующая на картофель в жидкостях разного рода ,оказалась   разной  (чем больше плотность жидкости, тем сила тяжести меньше)

Название жидкости	Плотность жидкости, кг/м3	Сила тяжести, действующая на тело в воздухе, Н	Сила тяжести, действующая на тело в жидкости, Н	Значение выталкивающей силы, Н
Подсолнечное масло	926	0,4 Н	0,23Н	0,17Н
Чистая вода	1000	0,4н	0,18Н	0,22Н
Соленая вода	1030	0,4Н	0,10Н	0,30Н

Выводы:

•        На картофель, опущенный в жидкость, кроме силы тяжести действует выталкивающая сила и поэтому значение силы тяжести,  действующей на   тело в жидкости, становится меньше.

•        Значение выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость, зависит от рода жидкости, т. е. от ее плотности. 

    

Опыт №  6   Расчет выталкивающей силы  двумя способами: пользуясь расчётной формулой и динамометром.

 1 способ.

  Определение силы Архимеда, пользуясь расчётной формулойF_а = g ρ_ж V_т

Мы взяли два испытуемых тела: одно правильной форы, другое – неправильной. Объём тела неправильной формы мы определили с помощью мерного сосуда. А объём тела правильной формы, пользуясь формулой объёма прямоугольного параллелепипеда. Тела погружала в воду (полное погружение).

Обьем цилиндра=3 мл.

Объем бруса=0,04 *0,025*0,0000007

Номер опыта	Объем тела, м3	Плотность жидкости,      кг/м3	Сила Архимеда,  Н
1.Цилиндр	0.000003	1000	0,03
2. Брусок	0.0000007	1000	0,007

 

 2 способ.

Определение силы Архимеда с помощью динамометра.

  Для определения силы Архимеда  этим способом я определял вес этих тел в воздухе, затем в жидкости. Найдя разность между весом тела в воздухе и воде, я тем самым нашел силу Архимеда..

Номер опыта	Тело	Жидкость	Вес тела в воздухе, P1 ,Н	Вес тела в воде, P2 ,Н	Сила Архимеда Fa = P1 – P2
1	цилиндр	Вода	0,1	0,09	0,01
2	брусок	Вода	0,2	0,15	0,05

Вывод: определение силы Архимеда двумя способами дало практически одинаковый результат.

V .Заключение. Выводы                                                               

Заключение

Проделанная работа позволяет не только лучше понять закон Архимеда, но и научиться, на опытах определять архимедову силу, проверять правильность закона Архимеда. В результате проделанных опытов был сделан вывод, что архимедова сила, зависит только от плотности жидкости и объема тела, погруженного в эту жидкость. Мы поняли, что не всегда удовлетворяет то, что ответ на поставленный вопрос есть в учебнике. Появляется потребность получить этот ответ из жизненного опыта, наблюдений за окружающей действительностью, из результатов собственных экспериментов, которые позволяют расширить знания по данной теме, готовить и самостоятельно демонстрировать опыты, объяснять их результаты. Также мы поняли, что многие задачи на закон Архимеда можно решить не только теоретически, но и практически.

Помимо проделанных экспериментов, была изучена дополнительная литература об Архимеде, о плавании тел, воздухоплавании.

VI. Список литературы: 

Необычные учебные материалы по физике. – М.: Школа-Пресс, 2000

1.     Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе. – М.: Просвещение,1981

2.     О.Ф. Кабардин. Физика: Справ.материалы: Учебное пособие для учащихся.-

М.: Просвещение, 1991.

3.     Книга для чтения по физике 6-7 класс. Составитель И. Г.Кириллова.

4.     Внеклассная работа по физике. Автор: И.Я Ланина.

5.     Учебник по физике, 7 класс. А. В. Перышкин.

6.     Материал из Интернета , CRC Handbook of Chemistry and Physics by David R. Lide, Editor-in-Chief 1997 Edition

7.     Гальперштейн Л. «Забавная физика», М., «Детская литература», 1993г.

VII. Приложения

                                                                                                                     

1.     Легенда об Архимеде.

Сиракузы III век до нашей эры

Жил в Сиракузах мудрец Архимед.

Был другом царя Гиерона.

Какой для царя самый важный предмет?

Вы все догадались – корона!

Захотелось Гиерону

сделать новую корону.

Золота отмерил строго.

Взял не мало и не много –

сколько нужно – в самый раз.

          Ювелиру дал заказ.

Через месяц Гиерону

ювелир принес корону.

Взял корону Гиерон,

оглядел со всех сторон.

Чистым золотом сверкает…                      

Но ведь всякое бывает,

и добавить серебро

можно к золоту хитро,

а того и хуже – медь

(если совесть не иметь)…

И царю узнать охота:

честно ль сделана работа?

Не желал терпеть урон Гиерон.

И позвал он Архимеда…

Началась у них беседа.

Гиерон: Вот корона, Архимед.

Золотая или нет?

Архимед:  Чистым золотом сверкает.

Гиерон:    Но ты знаешь, все бывает!

И добавить серебро

можно к золоту хитро.

А того и хуже – медь,

если совесть не иметь.

Сомневаться стал я что–то:

честно ль сделана работа?

Можно ль это, ты скажи, определить?

Но корону не царапать, не пилить…

И задумался ученый.                                 

Что известно? ВЕС короны.

Ну а как найти ОБЪЕМ?

Думал ночью, думал днем.

И однажды в ванне моясь,

погрузился он по пояс.На пол вылилась вода                      –

догадался он тогда,

как найти ОБЪЕМ короны,

и помчался к Гиерону

не обут и не одет…

А народ кричал вослед:

- Что случилось, Архимед?

Может быть землетрясенье?

Или в городе пожар? –

Всполошился весь базар!

Закрывали лавки даже.

Шум, и крики, и смятенье!

Он промчался мимо стражи.

- Эврика! Нашел решенье! –

Во дворец примчался он:

- Я придумал, Гиерон!

Архимед: Эврика! Раскрыл секрет!

Гиерон: Ты оденься, Архимед !                            

Вот сандалии, хитон,

а расскажешь все потом!

Архимед:     Пусть весы сюда несут             

и с водой большой сосуд…

Все доставить Гиерону!..

(слуги все приносят)

На весы кладем корону

И теперь такой же ровно

ищем слиток золотой…

(находят кусок золота,

по весу равный короне)

Гиерон:Все понятно!

Архимед:     Нет, постой!

Мы теперь корону нашу

опускаем в эту чашу.

Гиерон! Смотри сюда –

в чаше поднялась вода !

Ставлю черточку по краю.

Гиерон:А корону?

Архимед: Вынимаю.

В воду золото опустим.

Гиерон: В воду золото? Допустим…             

Архимед:  Поднялась опять вода.

Метку ставлю я.

Гиерон: Куда?

Архимед: Ну, конечно же, по краю.

Гиерон:Ничего не понимаю.

Лишь две черточки я вижу:

эта – выше, эта – ниже.

Но какой же вывод главный?

Архимед:     Равный вес.

Объем – не равный!

Понимаешь, Гиерон,

Я сейчас открыл закон. Тот закон совсем простой:                                   

Тело вытеснит…

Гиерон: Постой!

Говоришь, объем не равный?

Мастер мой, мошенник явный!               

За фальшивую корону

он ответит по закону!

А ты за разгадку

получишь дары!

На этом прервалась беседа

Немало воды утекло с той поры,

но помнят закон Архимеда!

2.      Интересные факты                                                                                                                        Роль выталкивающей силы в жизни живых организмов

Плотность живых организмов, населяющих водную среду, очень мало отличается от плотности воды, поэтому их вес почти полностью уравновешивается архимедовой си­лой. Благодаря этому водные животные не нуждаются в столь массивных скелетах, как наземные. Но если эти животные попадают на сушу, то они погибают. Например: кит дышит лёгкими, и регулирует глубину своего погружения за счёт уменьшения и увеличения объёма лёгких, но, попадая случайно на сушу, не проживает и часу. Масса кита достигает 90-100 т. В воде эта масса частично уравновешивается выталкивающей силой. На суше у кита под действием столь огромной массы сжимаются кровеносные сосуды, прекращается дыхание, и он погибает.

           Интересна роль плавательного пузыря у рыб. Это единс­твенная часть тела рыбы, обладающая заметной сжимаемостью; сжимая пузырь усилиями грудных и брюшных мышц, рыба меняет объем своего тела и тем самым среднюю плот­ность, благодаря чему она может в определенных пределах ре­гулировать глубину своего погружения.

          Важным фактором в жизни водопла­вающих птиц является наличие толстого слоя перьев и пуха, не пропускающего воды, в котором содержится значительное количество воздуха; благодаря этому своеобразному воздуш­ному пузырю, окружающему все тело птицы, ее средняя плот­ность оказывается очень малой. Этим объясняется, тот факт, что утки и другие водоплавающие мало погружаются в воду при плавании.                       

3.     Мертвое море

«Мертвое море» - бессточное солёное озеро между Израилем, Палес-тинской Автономией и Иорданией. Уровень воды в Мёртвом море на 430 м ниже уровня моря и падает со скоростью примерно 1 м в год. Побережье озера является самым низким участком суши на Земле. Мёртвое море — это один из самых солёных водоёмов на Земле, солёность составляет 300—310 %, в некоторые годы до 350 %. Длина моря 67 км, ширина 18 км в самом широком месте, максимальная глубина 306 мhttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%91%D1%80%D1%82%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D0%B5 - cite_note-nemeh-3.    

Впервые это море стали называть «мертвым» древние греки. Жители древней Иудеи звали его «соленым». Арабские авторы упоминали о нем как о «зловонном море».

 Из Мертвого моря не вытекает ни единой реки, зато оно само вбирает в себя воды реки Иордан, впадающей в него с севера, и множество маленьких ручьев, стекающих со склонов окружающих холмов. Единственным способом, которым из моря удаляются излишки воды, является ее испарение. В результате этого в его водах создалась необычайно высокая концентрация минеральных солей: поваренная соль, углекислый калий (поташ), хлорид и бромид магния и другие.

  В этом море нельзя утонуть. Почему?   Потому, что концентрация солей в его воде в 6 раз выше, чем в океанской! Это повышает плотность воды настолько, что человек плавает здесь, как пробка, не прилагая никаких усилий!

В России также есть «мертвые моря». Это озеро Эльтон в Волгоградской области (соленость составляет - 140—200 %), озеро Баскунчак (фото) в Астраханской области (соленость составляет - 300 %), озеро Медвежье в Курганской области (соленость составляет - 350—360%),  озеро Развал в Оренбургской области (соленость составляет - 300 %) и другие.                                      

4.     Воздухоплавание

Воздушный шар чтобы поднялся выше, наполняют газом, плотность которого меньше воздуха. Для того чтобы определить, какой груз может поднять воздушный шар, надо знать его подъемную силу. Подъемная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести.

Fпод = Fа - (Fт оболочки + Fт газа внутри + Fт груза)

Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Поэтому по мере поднятия воздушного шара,  действующая на него архимедова сила становится меньше.      Летательные аппараты легче воздуха. Они поддерживаются в воздухе, благодаря подъемной силе заключенного в оболочке аэростата газа с плотностью, меньшей плотности воздуха (водород, гелий, светильный газ). Конструкция аэростата включает оболочку, содержащую легкий газ, гондолу для размещения экипажа и аппаратуры, и подвеску, крепящую гондолу к оболочке. Избыток подъемной силы уравновешивают балластом. Оболочка заполняется лишь частично, и это позволяет защитить ее от перенапряжения. При подъеме по мере уменьшения давления атмосферы легкий газ в оболочке расширяется, однако подъемная сила остается постоянной. Для спуска открывается газовый клапан в верхней части оболочки. Подъемная сила падает, и аэростат опускается. Поскольку давление атмосферы начинает расти, то оболочка снова теряет форму шара. При приземлении масса легкого газа всегда меньше его начальной массы. Чтобы предотвратить удар гондолы о землю из-за падения подъемной силы, необходимо перед посадкой уменьшить массу аэростата. Это достигается сбрасыванием остающегося балласта.

Пионер воздухоплавания - бразилец  Бартоломмео Лоренцо.  Это его подлинное имя, а в историю воздухоплавания он вошел как португальский священник Лоренцо Гузмао. В 1708 году, перебравшись в Португалию, он поступил в университет в Коимбре и зажегся идеей постройки летательного аппарата. В августе 1709 года модели летательных аппаратов были продемонстрированы высшей королевской знати.

 Одна из них была успешной: тонкая яйцеобразная оболочка   с подвешенной под ней маленькой жаровней, нагревающей воздух, оторвалась от земли почти на четыре метра. История не располагает сведениями об испытании придуманных моделей.

В Париже молодому французскому физику профессору Жаку Шарлю было предписано провести демонстрацию своего летательного аппарата. Газ для наполнения был выбран водород. Легкая оболочка, способную длительное время держать летучий газ, была изготовлена братьями Робей из легкой шелковой ткани, покрытой раствором каучука в скипидаре. 27 августа 1783 года на Марсовом поле в Париже стартовал летательный аппарат Шарля. На глазах 300 тысяч зрителей он устремился ввысь. Когда кто-то из присутствовавших воскликнул: "Какой же во всем этом смысл?!" - известный американский ученый и государственный деятель Бенджамин Франклин, находившийся среди зрителей, заметил: "А какой смысл в появлении на свет новорожденного?" Замечание оказалось пророческим.

Братья Монгольфье также решили продемонстрировать в Париже аэростат собственной конструкции. Его оболочка высотой более 20 метров имела бочкообразную форму, и была разукрашена снаружи вензелями и красочными орнаментами. Воздушный шар вызвал у представителей Академии наук восхищение. И уже в присутствии королевского двора демонстрация состоялась в Версале (под Парижем) 19 сентября 1783 года.

 Правда, оболочка воздушного шара, размыло дождем, и он пришел в негодность. Однако, работая день и ночь, братья Монгольфье построили новый красивый шар. Они прицепили к нему клетку с бараном, уткой и петухом. Это были первые пассажиры воздухоплавания. Воздушный шар устремился ввысь, а через восемь минут, пролетев четыре километра, опустился на землю. Братья Монгольфье были удостоены наград, а все воздушные шары, в которых для создания подъемной силы использовался дымный воздух, стали с того дня именоваться монгольфьерами.

Цель братьев Монгольфье – это полет человека. Построенный ими новый шар был крупнее: высота 22,7 метра, диаметр 15 метров. В нижней его части крепилась кольцевая галерея, рассчитанная на двух человек. В середине галереи был подвешен очаг для сжигания крошеной соломы. Находясь под отверстием в оболочке, он излучал тепло, подогревавшее воздух внутри оболочки во время полета. Это позволяло сделать полет более длительным и в какой-то мере управляемым. В полете участвовал Пилатр де Розье, активный участник постройки монгольфьера. Другим "пилотом" стал поклонник воздухоплавания маркиз д'Арланд. И вот 21 ноября 1783 года человек наконец-то смог оторваться от земли и совершить воздушный полет. Монгольфьер продержался в воздухе 25 минут, пролетев около девяти километров.

 Стремясь доказать, что будущее воздухоплавания принадлежит    шарльерам (аэростаты с оболочками, наполненными водородом) профессор Шарль  осуществил полет людей на нем. Сетка, обтягивала верхнюю полусферу оболочки аэростата, и имела стропы, с помощью которых подвешивалась гондола для людей. В оболочке была сделана отдушина для выхода водорода при падении наружного давления. Для управления высотой полета использовался  клапан в оболочке и балласт, хранящийся в гондоле. Был предусмотрен и якорь для посадки на землю. 1 декабря 1783 года шарльер диаметром более девяти метров взял старт в парке Тюильри. На нем отправились профессор Шарль и один из братьев Робер, принимавших участие в работах по постройке. Пролетев 40 километров, они благополучно опустились возле небольшой деревеньки.

Жизнь французского механика Жана Пьера Бланшара является яркой иллюстрацией переломного момента в развитии воздухоплавания конца XVIII века. Бланшар начал с осуществления идеи машущего полета. В 1781 году он построил аппарат, крылья которого приводились в движение усилием рук и ног. Хотя первое путешествие Бланшара на аэростате с крыльчатыми веслами окончилось неудачно, он не оставил своих попыток. Бланшар начал выступать с публичными демонстрациями полетов. Тогда-то он и задумал перелететь на аэростате через Ла-Манш. Этот исторический перелет, в котором участвовали Бланшар и его друг американский доктор Джеффри, состоялся 7 января 1785 года.