6. Pokus: Archimedov zákon

Anotácia: Pokus sa zaoberá plávaním nehomogénnych telies a zmenou hladiny vody v prípade ak sa táto nehomogénnosť stratí.

Pomôcky: pohár s vodou, kúsky ľadu čisté, kocky ľadu, v ktorých sú zamrznuté kovové predmety

Postup: Do pohára dáme kúsok ľadu (buď čistý, alebo s kúskom železa) a dolejeme vodou pohár tak, aby bol úplne plný. Pozorujeme.

Vysvetlenie: 
  • Hladina vody sa nezmení, lebo - ľad sa roztopí na také isté množstvo vody, ktoré vytlačil. Tiaž ľadu je vykompenzovaná vztlakovou silou , ktorá sa rovná tiaži kvapaliny vytlačenej ľadom.

  • Hladina po roztopení ľadu klesne, pretože olovko ponorí ľad hlbšie ako to bolo v prvom prípade (pozri obrázok). To znamená, že sa ľad roztopí na menšie množstvo vody ako predtým vytláčal.

Poznámky: Tento pokus má síce pekné výsledky, ale zmeny hladiny vody sú veľmi malé, preto je lepšie tento experiment ponúknuť len ako myšlienkový a predviesť experiment z pokusu č.7.

Otázky: 

  • V nádobe s vodou pláva kúsok ľadu. Čo sa stane s hladinou vody po roztopení ľadu?

  • Čo sa stane s hladinou ak je v ľade zamrznutý kúsok olovka ? 

  • Sú na obrázku znázornené pokusy prebiehajúce rovnako?

Teoretické riešenie: 

  • - objem ľadu s olovkom

  • - objem vody vytlačenej ponorenou časťou ľadu na začiatku pokusu

  • - objem olovka

  • - hustota vody

  • – hustota ľadu

  • – hustota olovka

Ľad s olovkom má tiaž rovnú

Tá sa rovná vztlakovej sile

(1)

Po roztopení sa ľad premení na vodu s objemom V2, pre ktorý platí

(2)

Ak rovnicu (2) dosadíme do rovnice (1) dostaneme

Z toho pre V2

 

Pre reálny prípad teda dostaneme, že objem vody vzniknutej z kocky ľadu je menší ako objem vody vytlačenej ľadom na začiatku pokusu