A testek úszása, lebegése és elmerülése
A világ legnagyobb konténerszállító hajója Európa és Ázsia között
közlekedik. Gigantikus méretei miatt Európában csak néhány kikötő képes
fogadni.
18000 darab konténert bír el, szemben egy tehervonattal, amelyik
100–200 darab szállítására alkalmas.
Mivel magyarázható, hogy egy ilyen óriási tömegű hajó úszik a vízen, és nem süllyed el, ellentétben egy pici kulccsal, amit véletlenül a vízbe ejtünk?
Kísérletez!! :)
Töltsünk meg egy üvegkádat vízzel, és tegyünk bele kavicsot, üveggolyót,
rézből készült kulcsot, gyurmagolyót, hungarocelldarabot, dobókockát,
vasszöget, gyertyát, parafa dugót, hurkapálcát, eldobható műanyag
villát!
Figyeljük meg, hogy mi történik az egyes tárgyakkal!
Tapasztalat:
A vízbe tett tárgyak közül némelyik elmerül, mások pedig úsznak a víz tetején.
A következő táblázatba kigyűjtöttük a vízbe tett tárgyak
anyagának
sűrűségét aszerint csoportosítva, hogy úsznak vagy elmerülnek.
Milyen összefüggést vehetünk észre?
Azt láthatjuk, hogy azok a tárgyak úsznak a vízen, amelyeknek a
sűrűsége kisebb a víz sűrűségénél, és azok a tárgyak merültek el,
amelyeknek a sűrűsége nagyobb a vízénél.
Próbálj ki egy 2. kísérletet is!
Egy pohárba töltsünk olajat, és tegyünk bele néhány tárgyat: parafa dugót, gyertyát, vasszöget!
Nézzük meg, ezek a tárgyak az olajban hol helyezkednek el!
Tapasztalat:
Azt látjuk, hogy a vasszög elmerült, a
parafa dugó úszik, a gyertya azonban nem süllyedt le az olaj aljára, de
nem is úszik a folyadék tetején, hanem teljes terjedelmével az olajban
van, és lebeg.
Vizsgáljuk meg ezeknek az anyagoknak a sűrűségét!
Ezek szerint a gyertya azért lebeg az olajban, mert ugyanakkora a sűrűsége.
Az óriás szállítóhajók tömege
100000
tonnánál is több lehet. Vasból épülnek, és hatalmas terhet szállítanak.
Hogy lehet a szállítóhajók sűrűsége a tengervízénél kisebb, hogy úszni
tudnak?
3. kísérlet
Alufóliából hajtogassunk egy hajót, és egy tömör alumíniumhengerrel együtt tegyük mindkettőt a vízbe! Mit látunk?
Tapasztalat:
Az alumíniumból készült hajónk úszik, a
tömör alumíniumdarab elmerül. Ezután fogjuk az alumínium kishajónkat és
gyűrjük össze kézzel olyan picire, amilyenre csak tudjuk! Igyekezzünk
minden levegőt kiszorítani belőle! Majd tegyük a vízbe megint!
Mit látunk?
Még mindig úszik az alumíniumgombóc, noha mélyebbre merül az alja, mint hajó állapotában.
Minden
igyekezetünk ellenére az összegyűrt hajóban maradt levegő. Ha nem is
sok, de annyi biztosan, hogy a gombóc átlagsűrűsége mégiscsak kisebb
lett, mint a vízé. A hajók esetében ugyanennek a feltételnek kell
megfelelni, vagyis az átlagsűrűségüknek kell a víz sűrűségénél kisebbnek
lenni.
Hogyan tudnak a halak, a tengeralattjárók emelkedni és süllyedni a vízben?
Egy nyugalomban lévő, lebegő testre a lefelé mutató
gravitációs erő és a felfelé irányuló felhajtóerő hat. Ha ez a két erő azonos nagyságú, a test nem mozdul el se felfelé, se lefelé.
Ahhoz, hogy függőleges irányba elmozduljon, meg kell változnia valamelyik erőnek.
A halak a rugalmas falú úszóhólyag gáztartalmának változtatásával képesek testük
térfogatát
módosítani. Ha növekszik a térfogatuk, a víz felhajtóereje is nő,
ellentétes változásnál csökken, ami lehetővé teszi, hogy
emelkedhessenek, süllyedhessenek.
A tengeralattjárók a ballaszttartályuk vízzel való feltöltésével érik
el, hogy megnövekedjen a rájuk ható gravitációs erő, és ettől süllyedni
fognak. Emelkedésnél levegővel helyettesítik a ballaszttartályok vizét.
Meddig emelkedhetnek a hőlégballonok és a héliumos lufik? A
hőlégballonok emelkedését is a felhajtóerő biztosítja. A ballon
levegőjét felmelegítik, amely ettől kitágul, így a sűrűsége csökken.
Ahogy a víz alá nyomott gyertya elindul felfelé, mert sűrűsége kisebb a
vízénél, úgy fog a hőlégballon is felfelé igyekezni.
Nézz utána, milyen magasságig emelkedett fel az ember egy hőlégballonnal!
A
hőlégballonnál magasabbra lehet jutni, ha meleg levegő helyett a
ballont héliummal töltik meg. A hélium sűrűsége a levegő sűrűségének kb.
a hetede. Az eddigi legnagyobb magasság 41 km volt, ahová egy ember
feljutott egy héliummal töltött ballon segítségével. Innen
szabadeséssel, majd ejtőernyővel érkezett a földre.
A születésnapi, ballagási lufik emelkedési magasságát befolyásolja,
hogy a lufi anyaga mennyire képes elviselni az egyre csökkenő
hőmérsékletet, és a benne, illetve körülötte lévő
nyomás közti egyre nagyobb különbséget.
Házi feladat:(csorbalaszlo1962@gmail.com)
- Az Exxon Valdez olajszállító tankhajó Alaszka déli partjainál, 1989-ben
bekövetkezett balesete miatt, több millió gallon nyersolaj került a
tengerbe, mely minden idők egyik legnagyobb környezeti katasztrófáját
okozta. Miért baj, ha olaj ömlik a tengerbe?
- Miért süllyed el egy hajó, ha léket kap?
- A fürdőző kisgyerekek karjára felfújt, műanyag tömlőt tesznek. Hogyan akadályozza meg a karúszó a kicsik elmerülését a vízben?
- Interaktív feladat: https://learningapps.org/9242621
Teams óra 05.07. 09:00
