Dependenta fortei de flotabilitate de volumul corpului scufundat – Masurare cu senzor-CASSY si CASSY-Display

Dependenta fortei de flotabilitate de volumul corpului scufundat – Masurare cu senzor-CASSY si CASSY-Display – Experiment demonstrativ

Dependenta fortei de flotabilitate de volumul corpului scufundat – Masurare cu senzor-CASSY si CASSY-Display reprezinta o modalitate inovatoare si interactiva de a explora concepte fundamentale in fizica, precum forta de flotabilitate si volumul corpurilor scufundate.

Acest experiment isi propune sa ofere o intelegere mai profunda a modului in care forta de flotabilitate variaza in functie de volumul corpurilor scufundate, avand un accent deosebit pe utilizarea tehnologiei moderne pentru a facilita masuratorile si intelegerea fenomenelor fizice implicate.

Obiectivul experimentului

Obiectivul experimentului este de a investiga dependenta fortei de flotabilitate de volumul corpului scufundat.

• Scopul principal
  

  Demonstratia modului in care variaza forta de flotabilitate in functie de volumul corpurilor scufundate intr-un lichid.

• Conceptul fundamental
  

  Forta de flotabilitate este o forta ascensionala exercitata asupra unui obiect scufundat intr-un fluid, generata de diferenta dintre greutatea fluidului deplasat de obiect si greutatea efectiva a obiectului.

• Metodologie
  

  Utilizarea unui setup experimental care implica suspendarea corpurilor de aluminiu si otel intr-un lichid si masurarea fortei de flotabilitate generata, folosind senzori si afisaje digitale.

Pregatirea experimentului

Pentru a realiza experimentul, se pregatesc corpurile care urmeaza sa fie scufundate si se configureaza suportul de experiment.

• Pregatirea corpurilor pentru scufundare:

  • Se leaga un fir de pescuit de 8 cm lungime de corpul de aluminiu si de cel de otel, pregatindu-le pentru suspendare in lichid.

• Configurarea suportului de experiment:

  • Se utilizeaza doua tuburi, unul avand o lungime de 40 cm si celalalt fiind mai scurt.
  • Tuburile sunt asamblate prin alunecarea celei mai lungi peste cea mai scurta.
  • Se foloseste un cap universal pentru a conecta tuburile.
  • Tubul mai scurt este fixat in baza suportului.
  • Se utilizeaza o clema cu carlig pentru a fixa celalalt tub.
  • Inaltimea suportului poate fi ajustata continuu prin slabirea cu atentie a surubului inferior al capului universal.

• Pregatirea masuratorii fortei:

  • Se pune in functiune afisajul CASSY-Display, conectandu-l la Senzorul-CASSY.
  • Senzorul de forta este conectat la intrarea A a afisajului.
  • Se dezactiveaza afisajul Intrarii B folosind tasta NEXT (CASSY) de pe afisaj.
  • Se face ajustarea zero pentru senzorul de forta neincarcat apasand tasta OFFSET (CALIBRATION) pana cand LED-ul rosu clipeste.
  • Dupa ce zero-ul a fost ajustat, se confirma apasand din nou tasta OFFSET (CALIBRATION).

Desfasurarea experimentului

Experimentul consta in investigarea dependentei fortei de flotabilitate de volumul corpului scufundat, utilizand o configuratie experimentala precisa si tehnologie moderna de masurare.

• Determinarea volumului corpurilor:

  • Initial, se determina volumele celor doua corpuri folosind metoda diferentei – Experimentul Determinarea volumului corpurilor solide neregulate – Metoda diferentiala
  • Aceasta etapa implica masurarea precisa a volumelor fiecarui corp pentru a putea fi utilizate in calculul ulterior al fortei de flotabilitate.

• Suspendarea corpului de aluminiu:

  • Corpul de aluminiu este suspendat de senzorul de forta.
  • Se masoara forta gravitationala a corpului, notata G, in aceasta pozitie initiala.

• Scufundarea corpului in lichid:

  • Utilizand suportul reglabil inaltimea, corpul de aluminiu este coborat in lichid pana cand este complet scufundat.
  • Acest proces permite determinarea fortei de flotabilitate exercitata asupra corpului de aluminiu cand acesta este complet imersat.

• Masurarea fortei de flotabilitate:

  • Forta de flotabilitate, notata F’, este citita de pe afisajul CASSY-Display in aceasta pozitie scufundata a corpului.
  • Utilizand datele obtinute anterior despre volumul corpului si forta gravitationala, se calculeaza forta de flotabilitate (Fb) folosind relatiile fizice adecvate.

• Repetarea experimentului cu corpul de otel:

  • Experimentul este repetat folosind corpul de otel in locul celui de aluminiu.
  • Acelasi proces de suspendare, scufundare si masurare a fortei de flotabilitate este aplicat, permitand compararea rezultatelor obtinute cu cele pentru corpul de aluminiu.

Evaluarea rezultatelor

Prin evaluarea experimentului, se exploreaza rezultatele obtinute si se traseaza concluzii relevante.

• Dependenta fortei de flotabilitate:

  • Se analizeaza datele obtinute pentru forta de flotabilitate in functie de volumele corpurilor scufundate.
  • Se observa si se confirma ca forta de flotabilitate este direct proportionala cu volumul corpului scufundat, conform principiilor fizice.

• Interpretarea rezultatelor:

  • Se evidentiaza ca o crestere a volumului corpului scufundat conduce la o crestere corespunzatoare a fortei de flotabilitate exercitate asupra acestuia.
  • Aceasta relatie confirma teoria fundamentala a fortei de flotabilitate, demonstrand ca aceasta depinde in mod direct de volumul corpului scufundat.

• Concluzii:

  • Se trage concluzia ca experimentul confirma si ilustreaza conceptele teoretice legate de forta de flotabilitate si modul in care aceasta depinde de caracteristicile geometrice ale obiectului.
  • Se subliniaza relevanta practica si educationala a experimentului in intelegerea fenomenelor fizice si dezvoltarea abilitatilor de analiza si interpretare a datelor experimentale.

Intelegerea conceptelor teoretice intr-un mod practic si interactiv

Acest experiment ofera oportunitatea participantilor de a experimenta si de a intelege conceptele teoretice intr-un mod practic si interactiv. Prin intermediul unei configurari precise a experimentului si utilizarea tehnologiei moderne de masurare, participantii au fost incurajati sa exploreze si sa aplice cunostintele teoretice intr-un context experimental real.