Elérkeztünk az egyik legismertebb fizikai törvényhez, amelyet szüleid korosztályából és az idősebbek közül is sokan tudnak sok-sok év után is idézni - sőt énekelni.
Emlékezzetek, az órán elvégeztük azt a kísérletsorozatot a tankönyv 55-56. oldaláról, amely a törvényt igazolja. Felakasztottatok egy rugós erőmérőre az üres hengert és a rá akasztott tömör rézhengert. Azért hívják ezt a két hengert Arkhimédészi hengerpárnak, mert a tömör rézhenger pontosan akkora, hogy maradéktalanul és hézagmentesen beleférjen az üres hengerbe. Az erőmérő 1 N súlyt mutatott. Teljesen bemerítettétek a tömör rézhengert a vízbe. Csodák csodája az az erőmérő, amely az előbb 1 N-t, most 0,7 N-t mutatott. Tehát ugyanaz a szituáció, azzal különbséggel, hogy nem az izomból, hanem a vízből származik az emelőerő. A víz 0,3 N-nal (1-0,7) csökkenti a rugóerőt. Figyelem, a gravitációs erő, vagyis a súlyerő változatlanul 1N! |
![]() |
No ezek után vizet töltöttetek a víz felett lógó üres hengerbe. A tömör rézhenger továbbra is vízben volt. Az előbbi egyensúlyi helyzet visszaállt, a rugóerő megint 1 N.
Levontuk - jogosan - a tanulságot, hogy a rézhengerre ható felhajtóerő egyenlő nagyságú az üres hengerbe öntött víz súlyával, vagyis a rézhenger által KISZORÍTOTT VÍZ súlyával.
Elvégezhetnétek az előbbieket olajjal is, minden az előbbihez hasonlóan történt volna.
Higgyétek el nekem, hogy ezt a kísérletsorozatot megismételhetjük tetszőlegesen más anyaggal, folyadékkal, tehát nem a réz és a víz volt itt érdekes, hanem az hogy ez folyadék, amelybe tetszőleges testet merítünk. Sőt továbbmegyek, nem csak folyadékba, hanem gázba is meríthetjük ezt a testet! Ha pedig ez így van, akkor általános érvénnyel kimondhatjuk Arkhimédész törvényét:
Minden folyadékba vagy gázba mártott testre felhajtóerő hat. Ennek a felhajtóerőnek a nagysága egyenlő a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlyával.
A felhajtóerő nagyságát (számértékét) meghatározhatjuk a kiszorított folyadék/gázsűrűségéből és térfogatából. m = ró * V, a tömeg pedig egyértelműen adja a súlyt/súlyerőt.
Ez a fenti kísérletsorozat három lépése:
A törvény szerint kicsit részletesebben írva a kiszorított folyadék/gáz súlya függ:
- a test térfogatától,
- a folyadék/gáz sűrűségétől
(hiszen a fenti kettő szorzata egyenlő a kiszorított folyadék/gáz súlyával, a sűrűség definíciója szerint).
Nagyon fontos a kísérlet logikai menetének elemzése, megjegyzése. Ez máshol is alkalmazhazó gondolatmenet, kísérleti terv.
1/ A kézzel emelés miatti kisebb rugóerővel és a vízben mért kisebb rugóerő azonosításával bizonyítottad a felhajtóerő létezését.
2/ Az üres hengerbe töltött vízzel pontosan kimérted ennek a felhajtóerőnek a nagyságát, mennyiségét.
3/ Nem te, de Arkhimédész sok-sok anyaggal, gázzal, folyadékkal ugynezt mérte ki, tehát általánosította az előbbi tapasztalatot.
Az órán kitöltött mérési jegyzőkönyvet ragaszd be a füzetedbe, pont az előbbi bekezdés miatt.
Hf: Tankönyv 57. oldal tetején a példa megoldása/megértése és a munkafüzet 45. oldalán 6, 7, 8 kérdések kitöltése.