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「海のオアシス」は、100,000トンの質量を持つ世界最大のクルーズ船ですが、浮いています。船の設計者は、アルキメデスの原理を利用して、ボートが浮くためには、自重よりも同量の水を移動させる必要があると述べています。この複雑な概念は、以下で説明するような興味深いデモンストレーションと実験を使用することにより、学生がよりアクセスしやすくなります。
すべての始まり
古代ギリシャでは、ヒエロ2世国王が地元の金細工師に冠を依頼しました。彼はそれが純金であることを疑ったので、彼は哲学者で科学者のアルキメデスに発見の仕事を与えました。アルキメデスは温かいお風呂に足を踏み入れ、浴槽に沈むと水が横から溢れ出て、その水が自分の体の体積に等しいことを悟った。 「交響詩！エウレカ！」この変位技術を使用してクラウンの体積と密度を計算できると判断したとき、彼は叫びました。彼のテストは、クラウンの密度が金よりも低いことを証明したため、クラウンは純金ではありませんでした。
ボール対ハル
アルミニウムシリンダーが沈む理由を尋ねられた場合、生徒は「重いので」と間違って答える場合があります。生徒に5インチx 5インチのアルミホイルを2枚渡します。両方の質量を見つけます。生徒に、1枚のホイルをぎゅっと固めたボールに詰めて、水の中に落とし、沈むのを見てもらいます。アルミニウムを浮かせる方法が見つかるまで、2番目の正方形を試してください。アルミニウムがボートのような形をしていると、質量が同じままである間に体積が大幅に増加したため、浮き上がります。ボートの船体は空気で満たされ、大きな重量を追加することなく容積が増加します。ボートの質量が移動する水より小さい場合、ボートは浮きます。中空の船体では、ボートはボールよりも多くの水を移動します。
ホバリングヘリウムバルーン
•••Comstock / Stockbyte / Getty Images重力は、流体を介してオブジェクトを引き下げるためのオブジェクトの質量に依存します。オブジェクトが沈み始めると、浮力が作用してオブジェクトを押し上げます。重力が浮力より大きい場合、オブジェクトは沈みます。ヘリウム風船は、それらが移動する空気の質量がヘリウムと風船の質量よりも大きいため、空気中に浮遊します。リボンをヘリウム風船につなげると、浮力が重力よりも大きいため浮き上がります。重量を増やして重力を増やします。リボンにプレッツェルを結び、バルーンが沈むまで重量を増やします。バルーンがゆっくりと上昇し始めるまで、プレッツェルの小さな部分をつまみます。バルーンを「ホバリング」させると、重力は浮力に等しくなります。
フローティンググレープ
アルキメデスの校長を使用して、生徒は物体が異なる液体に沈むか浮くかを判断できます。ぬるま湯で透明なガラスを準備します。ブドウを追加すると沈みます。グラスに塩を加えると、ブドウが浮き始めます。アルキメデスのプリンシパルを思い出してください。オブジェクトの重量が流体中の自身の体積を超える場合、オブジェクトは沈みます。水に塩を加えると、単位体積あたりの質量が増加し、ブドウと同じかそれ以上になります。この時点でブドウは浮かびます。