Principiul lui Arhimede – Masurarea cu dinamometru de precizie

Principiul lui Arhimede – Masurarea cu dinamometru de precizie – Experiment demonstrativ

Principiul lui Arhimede – Masurarea cu dinamometru de precizie reprezinta o modalitate fascinanta prin care elevii pot investiga relatia dintre forta de flotabilitate exercitata asupra unui corp si cantitatea de lichid deplasat de corpul respectiv. Aceasta activitate nu doar ca ilustreaza un principiu fundamental al fizicii, ci si ii incurajeaza pe elevi sa exploreze si sa inteleaga fenomenele din jurul lor.

Obiectivul experimentului

Experimentul se concentreaza pe investigarea relatiei dintre forta de flotabilitate exercitata asupra unui corp si cantitatea de lichid deplasat de corpul respectiv, avand ca punct de plecare Principiul lui Arhimede.

Pregatirea experimentului

Configuratia experimentului este esentiala pentru obtinerea rezultatelor precise.

Configuratia suportului:

1. Impingeti tubul de suport lung de 40 cm peste celalalt tub cu aproximativ 10 cm si conectati tuburile folosind clema universala.
   • Aceasta operatie asigura stabilitatea si functionarea corecta a suportului in timpul experimentului.
2. Fixati tubul de suport cu diametrul mai mic in baza suportului folosind o clema.
   • Acest pas este crucial pentru stabilizarea suportului si pentru a asigura o platforma solida pentru desfasurarea experimentului.
3. Strangeti clema cu carlig la celalalt tub pentru a consolida montarea suportului.
   • Aceasta masura asigura stabilitatea intregului sistem si previne miscarile nedorite in timpul experimentului.

Pregatirea vasului de prea plin:

1. Umpleti vasul de prea plin cu apa pana cand apa incepe sa curga din vas in cilindrul de masurare.
   • Acest pas este esential pentru a asigura o baza adecvata pentru colectarea si masurarea lichidului deplasat in timpul experimentului.
2. Goliti cilindrul de masurare si plasati-l sub vasul de prea plin.
   • Aceasta pregatire permite colectarea eficienta a lichidului deplasat si masurarea acestuia in mod precis.

Pregatirea cilindrului Arhimede:

1. Fixati cilindrul solid, care se potriveste in cilindrul gol, pe partea de jos a cilindrului gol folosind un fir.
   • Acest pas este crucial pentru pregatirea cilindrului Arhimede in vederea suspendarii si masurarii fortelor relevante in cadrul experimentului.

Desfasurarea experimentului

Desfasurarea experimentului implica mai multe etape metodice si precise.

1. 

   Suspendati cilindrul gol si cel solid de dinamometru, asa cum este ilustrat in imagine, si determinati forta gravitationala .

   • Aceasta masuratoare initiala reprezinta punctul de referinta pentru experiment.
2. Slabiti surubul inferior al clestei universale si deplasati dinamometrul in jos pana cand cilindrul solid este complet imersat in apa.
   • Acest pas asigura ca cilindrul solid este complet scufundat in lichid pentru a obtine masuratori precise.
3. Inregistrati forta gravitationala G1 care actioneaza acum asupra dinamometrului
4. Asteptati pana cand apa deplasata de cilindrul solid se scurge complet din vasul de prea plin in cilindrul de masurare.
   • Aceasta asteptare este necesara pentru a obtine rezultate precise si fiabile.
5. Cu cilindrul solid inca imersat in apa, turnati apa deplasata din cilindrul de masurare in cilindrul gol.
   • Aceasta actiune permite evaluarea corecta a fortei de flotabilitate si a efectului acesteia asupra cilindrului gol.
6. Inregistrati forta gravitationala G2 care actioneaza acum asupra dinamometrului.
   • Aceasta masuratoare finala completeaza ciclul experimentului si permite compararea rezultatelor cu valorile initiale obtinute inainte de imersia completa a cilindrului solid.
7. Repetati masuratorile utilizand apa sarata si alcool metilic pentru a explora variatiile in functie de lichid.
   • Aceasta etapa aditionala a experimentului permite elevilor sa inteleaga mai bine influenta compozitiei lichidelor asupra fortei de flotabilitate si a rezultatelor experimentale.

Evaluarea rezultatelor

Analiza rezultatelor aduce in discutie conceptul de flotabilitate si forta care actioneaza asupra unui corp imersat in lichid.

1. Daca cilindrul solid este imersat intr-un lichid, o forta de flotabilitate  actioneaza asupra sa in directia opusa fortei gravitationale.
   • Acest fenomen ilustreaza Principiul lui Arhimede si evidentiaza interactiunea dintre corp si mediul inconjurator.
2. Astfel, forta gravitationala a cilindrului gol si a celui solid este redusa de la .
   • Aceasta reducere a fortei gravitationale este rezultatul compensarii dintre forta de flotabilitate si greutatea cilindrului solid.
3. Atunci cand apa deplasata de cilindrul solid este turnata in cilindrul gol, forta gravitationala a ambelor cilindre revine la valoarea initiala,.
   • Acest fenomen demonstreaza ca, prin redistribuirea apei, forta gravitationala a sistemului se restabileste la nivelul initial.
4. Astfel, magnitudinea fortei de flotabilitate Fb exercitata asupra cilindrului solid corespunde fortei gravitationale a apei deplasate de acesta: .
   • Aceasta relatie indica o corelatie directa intre forta de flotabilitate si cantitatea de apa deplasata de cilindrul solid in lichidul in care este imersat.

Intelegere mai profunda a principiilor fizicii

Acest experiment nu numai ca ofera o intelegere mai profunda a principiilor fizicii, dar ii incurajeaza pe elevi sa-si dezvolte abilitatile de observatie, masurare si analiza critica. Prin implicarea activa in procesul experimental, elevii pot dobandi o intelegere mai solida a conceptelor teoretice si pot aplica cunostintele in diverse contexte practice. Astfel, experimentul demonstrativ cu Principiul lui Arhimede – Masurarea cu dinamometru de precizie se dovedeste a fi o resursa valoroasa in invatarea si intelegerea fizicii in cadrul educatiei formale.