PLOVÁNÍ NESTEJNORODÝCH TĚLES

1. PLOVÁNÍ NESTEJNORODÝCH TĚLES Autor: RNDr. Kateřina Kopečná Gymnázium K. V. Raise, Hlinsko, Adámkova 55

2. Proč se nepotopí zaoceánská loď? • Vždyť je vyrobena převážně z ocelových plátůo větší hustotě než má voda! [obr1] [obr2]

3. Opakování: • PLOVÁNÍ TĚLESA = těleso sevzhledem k hladině kapaliny ustálí,jeho stoupání se zastaví • vynoří se taková část tělesa, aby gravitační síla a „nová – menší“ vztlaková síla bylyv rovnováze: • odpovídá objemu ponořené části tělesa

4. NESTEJNORODÉ TĚLESO: • je těleso, které není celé z téže látky, mohou v něm být např. dutiny (vzduch) • jinak: je složeno z různých látek o různých hustotách • ukázky: • stejnorodá tělesa • nestejnorodá tělesa [obr3] [obr4]

5. POKUS: • 1. KULIČKA Z PLASTELÍNY – klesá ke dnu • má větší hustotu než voda • vztlaková síla je menší než gravitační síla • 2. MISKA Z PLASTELÍNY – plove (zachováme stejné množství plastelíny) • miska z plastelíny je nestejnorodé těleso • je to těleso složené z plastelíny a vzduchu,který je uvnitř misky • ponořená část misky má postačující objem, aby vztlaková síla byla v rovnováze s gravitační silou, kterou působí Země na misku

6. UŽITÍ: • při vhodné úpravě tvaru tělesa může plovat i těleso vyrobené převážně z materiálu, jehož hustota je větší než hustota kapaliny • většinou dutá tělesa – PONORKY, PONTONY, LODĚ [obr5] [obr6] [obr7]

7. PONORKA: • po stranách ponorky jsou umístěny komory, které se plní vodou nebo vzduchem • PONOŘENÍ: komory se plní vodou, roste gravitační síla působící na ponorku • VYNOŘENÍ: stlačeným vzduchem se voda vytlačí [obr5] [obr8]

8. POKUS: • TĚLESO PLOVOUCÍ V RŮZNÝCH KAPALINÁCH SE PONOŘÍ RŮZNĚ • POKUS: dřevěná kostkaplove ve vodě i v glycerolu,ve vodě se ale ponoří víc • vysvětlení: hustota vody je menší než hustota glycerolu • ČÍM VĚTŠÍ HUSTOTA KAPALINY, TÍM MENŠÍ PONOR TĚLESA

9. HUSTOMĚRY • Využívají poznatku: • ČÍM VĚTŠÍ HUSTOTA KAPALINY, TÍM MENŠÍ PONOR TĚLESA • HUSTOMĚR = skleněná trubice na obou koncích zatavená • v dolní části trubice zataveny broky, na zúžené části je stupnice v nebo • při měření hustoty plove hustoměr v kapalině • UŽITÍ: • měření hustoty cukernéhoroztoku v cukrovaru • měření hustoty mléka v mlékárně(čím více tuku v mléce, tím menšíje jeho hustota) [obr9]

10. DRUHY HUSTOMĚRŮ: • hustoměry mají různé měřicí rozsahy(mají jinak nastavenou stupnici) • označení kapaliny, pro jejíž měření je hustoměr určen, bývá obvykle uvedeno na zadní straně stupnice • hustoměr pro měřeníhustoty kapaliny VĚTŠÍnež je hustota vody • hustoměr pro měřeníhustoty kapaliny MENŠÍnež je hustota vody a) b)

11. Otázky a úlohy: • Změní se PONOR LODI (tj. hloubka, do které je loď ponořena), když vypluje z řeky do moře? Zdůvodni. • Ano, ponor lodi se změní, protože se změní hustota kapaliny, ve které je loď ponořena. • Ponor se zmenší, protože hustota slané mořské vody je větší než hustota „sladké“ říční vody. • Na loď v moři působí větší vztlaková síla než v řece.

12. Otázky a úlohy: • Proč prázdná zazátkovaná skleněná láhev plove ve vodě, ačkoliv hustota skla je větší než hustota vody? • Protože uzavřená láhev má dostatečně velký objem, aby vztlaková síla byla v rovnováze s gravitační silou, kterou působí Země na láhev. • Na láhev tak působí větší vztlaková síla a láhev plove. • Zazátkovaná láhev není těleso složené pouze ze skla, ale ze skla a ze vzduchu uzavřeného v láhvi.

13. Otázky a úlohy: • Vysvětli, proč malé děti, které neumějí plavat, používají pěnové pásy nebo vzduchem naplněné pomůcky, např. plavací kruh či „křidýlka“. • Objem dítěte s pásem či kruhem je dostatečně velký, aby vztlaková síla byla v rovnováze s gravitační silou, kterou působí Země na dítě s pásem. • Na dítě působí větší vztlaková síla a dítě tak plove. • Dítě s pásem kolem pasu již není pouze těleso o hustotě lidského těla (větší než hustota vody), ale jedná se o těleso složené z těla a ze vzduchu uzavřeného v kruhu či pásu.

14. Otázky a úlohy: • Vejce ve vodě • Vysvětlete, proč se čerstvé vejce vložené do sklenice s vodou potopí ke dnu. • Vejce se potopí, protože jeho hustota je větší než hustota vody. • pozn.: Zkažené vejce stoupá ke hladině, protože postupně vysychalo, je tedy naplněno vzduchem a postupně i plyny vznikajícími při jeho kažení, jeho hustota je tak menší než hustota vody. • Přidávejte do vody ve sklenici lžičkou kuchyňskou sůl a roztok míchejte. Pozorujte, co se děje s vejcem a pokus vysvětlete. • Jestliže postupně přidáváme do vody sůl, zvětšujeme tak hustotu kapaliny. • Při určitém množství soli ve vodě se vejce začne volně vznášetv kapalině. • Hustota slané vody je stejná jako hustota vejce. • Při dalším přidávání soli vejce bude stoupat ke hladině a začne plovat. • Hustota slané vody je větší než hustota vejce. • S rostoucí hustotou kapaliny se bude stále více vynořovat.

15. Otázky a úlohy: • POKUS: • Vyrobte si svůj vlastní hustoměr, např. použitím brčkaa drobných korálků nebo písku. • Porovnejte pomocí svého hustoměru hustotu vody a hustotu ovocného sirupu, vodného roztoku kuchyňské soli a oleje.

16. Otázky a úlohy: • Jestliže plavec skočí do vody, voda ho vynese na povrch.Člověk, který se topí, klesá stále do větší hloubky.Vysvětli tento rozdíl. • Plavec, který skočí do vody, se před dopadem do vody nadechne. • při nádechu se zvětší objem jeho těla, a proto se hustota jeho těla zmenší • na plavce působí větší vztlaková síla • Naopak člověk, který se topí, volá o pomoc a vydechuje, často také vdechne vodu. • při výdechu se zmenšuje objem jeho těla, a proto se hustota jeho těla zvětší • při polykání vody se zvětšuje jeho hmotnost, tj. velikost gravitační síly, která na něj působí • na topícího se člověka působí menší vztlaková síla a zároveň větší gravitační síla, člověk klesá ke dnu.

17. Otázky a úlohy: • Jaký objem má voda vytlačená lodío hmotnosti ? • Řešení:

18. Otázky a úlohy: • Průměrná hustota lidského těla je . Jakou silou je nadlehčován člověk o hmotnosti , je-li celý ponořen do vody? • Řešení: