76-77 / 83
76
77
Námsgagnastofnum 2015
–
07011
EÐLIS- OG STJÖRNUFRÆÐI
Munur á lóði og ísmola í vatni
Þegar við setjum lóð ofan í vatn þá sekkur það til botns. Málmurinn
er eðlisþyngri en vatn og því er þyngdarkrafturinn á lóðið stærri en
flotkrafturinn. Með því að hengja lóðið í gormvog getum við séð að það
léttist samt um þyngd þess vatns sem það ryður frá sér.
Ís hefur minni eðlismassa en fljótandi vatn. Þegar við ýtum ísmola ofan í vatn
þá flýtur hann upp á yfirborðið. Hvernig ætli sé hægt að skýra þetta út frá
lögmáli Arkimedesar? Þegar ísmolinn er allur ofan í vatninu, ýtir hann frá
sér vatni sem hefur meiri massa en ísmolinn. Flotkrafturinn á ísmolann ofan
í vatninu er stærri en þyngdarkrafturinn. Ísinn flýtur þess vegna upp á við.
Flotkraftur verkar einnig á
hluti í lofti
Uppblásin helínblaðra svífur upp á
við vegna þess að hún er eðlisléttari en
andrúmsloftið í kringum hana. Hins vegar
hefur flotkrafturinn frá andrúmsloftinu
nánast engin áhrif á okkur vegna þess hvað
andrúmsloftið er eðlislétt í samanburði við
mannslíkamann.
Lögmál Arkimedesar segir að lóð léttist jafnmikið og þyngd vökvans sem það ryður frá sér.
Ástæðan fyrir því að ís flýtur á vatni
er sú að ís hefur minni eðlismassa
en vatn. Langstærsti hluti íssins er
undir yfirborðinu, en aðeins 1/9
hans nær upp úr vatninu.
Blöðrur fylltar helíni svífa vegna
þess að helínið hefur minni
eðlismassa en andrúmsloftið.
Flotkrafturinn á blöðrurnar
upp á við verður því stærri en
þyngdarkrafturinn niður á við.
Sagan segir að konungurinn í Sýrakúsu á Sikiley hafi látið smíða
gullkórónu handa sér. Konungurinn grunaði gullsmiðinn um að
hafa blandað silfri við gullið í kórónunni og stolið hluta af gullinu.
Stærðfræðingurinn Arkimedes sem bjó í borginni frétti af þessum
grunsemdum konungsins og velti vandamálinu fyrir sér. Dag
nokkurn fékk hann hugljómun þegar hann steig ofan í bað og sá
að það hækkaði í baðinu. Arkimedes áttaði sig þá á því að sá hluti
líkamans sem var ofan í vatninu ruddi frá sér jafnstóru rúmmáli af
vatni. Honum varð ljóst að hann gæti mælt rúmmál allra hluta með
því að dýfa þeim ofan í vatn og sjá hve mikið hækkaði í ílátinu. Hann
hljóp nakinn út á götu og hrópaði „Evreka!“ (Ég hef fundið það!).
Þegar búið var að finna rúmmál kórónunnar var auðvelt að vigta
hana og sjá út frá eðlismassanum hvort hún var úr hreinu gulli.
verkefni/UMRÆÐUR
1.
Hvernig geta skip úr járni siglt án þess að sökkva?
2.
Ef olía lekur úr skipi út í sjó, hvað verður um olíuna? Blandast olían
vatninu eða liggur annað efnið ofan á hinu? Taflan í kaflanum sem
sýnir eðlismassa efna getur komið að gagni við að svara þessari
spurningu. Hvaða áhrif getur olíuleki á sjó haft á fuglalíf?
3. Í kafbátum eru sérstakir tankar sem hægt er að fylla og tæma af sjó.
Hvernig er hægt að koma kafbáti upp á yfirborðið?