E1 - Měření vztlakové síly

Cíl

Ukázat, že vztlaková síla závisí na objemu ponořené části tělesa a hustotě příslušné kapaliny.

Pomůcky

• silové čidlo
• 2 míčky (pingpongový originál a pingpongový naplněný pískem)
• šroubovací tyčka s nastavitelnou délkou
• větší průhledná kádinka
• voda, líh, olej

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření 30 až 50 sekund a vzorkovací frekvenci 100 Hz. Oživíme pouze kanál A, ke kterému připojíme modul silové čidlo. Ponecháme časové měření a grafické zobrazení (vše je implicitně nastaveno při startu programu ISESWIN32i). Rovněž parametry modulů nebudeme měnit - program si je sám načte. Pod plošinu silového čidla zašroubujeme držáček s pingpongovým míčkem. Potenciometrem nastavíme siloměr na 0 N (tj. do poloviny obrazovky). Poté pod míček umístíme kádinku s vodou a zvedneme ji tak, aby míček byl ponořen do poloviny svého objemu. Zde se na několik sekund zastavíme (změříme vztlakovou sílu, působící na míček v této poloze) a poté ponoříme míček celý. Opět necháme ustálit hladinu a změříme tak vztlakovou sílu působící na míček v případě, že je celý ponořený. Hodnoty můžeme odečíst a ukázat, že vztlaková síla, působící při ponoření poloviny míčku je rovna polovině vztlakové síly, která působí na celý ponořený míček (viz obrázek). Míček zaměníme za pingpongový naplněný pískem. Objem obou míčků je stejný, hmotnost upraveného s náplní písku je však několikrát větší. Postupujeme stejně jako v případě a ukážeme, že vztlaková síla nezávisí na hustotě tělesa, ale na objemu ponořené části. Kapalinu v kádince vyměníme a ukážeme, že vztlaková síla je přímo úměrná její hustotě. V případě lihu je menší, v případě oleje větší. Upravený pingpongový míček s náplní písku zavěsíme na nit a vše umístíme na háček pod plošinou. Zvedáním a spouštěním kádinky s vodou demonstrujeme, že vztlaková síla nezávisí na hloubce kapaliny (v malém rozsahu).

Vysvětlení

Vztlaková síla F_vzt je závislá pouze na objemu ponořené části tělesa V, hustotě kapaliny r a tíhovém zrychlení g.

Stažení naměřeného experimentu:

Stažení naměřeného experimentu ISESWIN32i:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014