ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ: «Плавучесть предметов»

МБОУ «Иланская средняя общеобразовательная школа №1»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ:

«Плавучесть предметов»

Выполнила:
ученица3 «А» класса

МБОУ Иланская СОШ №1

Андрианова Полина

Классный руководитель:

Буравченкова Елена Анатольевна

Иланский, 2021г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………….……………………………………………. 2

1. КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ……………………………………3

2. ПЕНОПЛАСТ В ВОДЕ…………………………………..……3

3. ПЛАСТИЛИН В ВОДЕ………………………………………..3

4. ПЛАСТИЛИНОВЫЙ КОРАБЛИК………………………....4

5. КАРТОШКА ВНУТРИ ЖИДКОСТИ……………………….5

6. САМОДЕЛЬНЫЙ ВОДОЛАЗ………………………………..7

7. ПОЧЕМУ РЫБА ПЛАВАЕТ?………………………………..8

8. А КАК ПЛАВАЕТ ПОДВОДНАЯ ЛОДКА?……………..…9

Заключение…..…………………………………………………..11

Литература……………………………………………………….12

Приложение………………………………………………………13

1. ЛЕГЕНДА ОБ АРХИМЕДЕ………………………………….13

ВВЕДЕНИЕ

Издревле человека окружает вода. Вода кормит и поит его. Но еще древние люди стали задумываться над тем, почему плавают рыбы. Почему некоторые предметы тонут, а некоторые держатся на поверхности воды. Люди очень хотели научиться плавать, чтобы удобнее было ловить рыбу. Они начинали строить первые плавательные средства.

Сначала это были просто связанные брёвна, плоты или челноки, выдолбленные из брёвен. Людям стало интересно, а что находится там, куда течёт река? И они стали плавать и открывать новые земли.

Постепенно плавательные средства улучшались. Около 5000 лет назад шумеры и египтяне начали сооружать суда, которые ходили на вёслах и под парусом.

В 19 веке вместо дерева начали использовать сталь.

Спустя ещё столетие появились корабли с дизельными двигателями.

В настоящее время корабли представляют собой огромные лайнеры и авианосцы, которые бороздят просторы мирового океана и могут месяцами не заходить в порт.

Но для меня этот вопрос все равно не понятен. Под водой мы можем поднять с легкостью камень, который с трудом поднимаем в воздухе.

Если погрузить пробку под воду и выпустить её из рук, то она всплывёт. Когда мы плаваем, в воде наше тело выталкивает на поверхность какие-то силы. Как можно объяснить эти явления? Почему такие большие корабли, сделанные из металла, перевозят тяжелые грузы, плавают и не тонут.

Я решил во всём разобраться сам. Для работы я использовал статьи из научно–популярных изданий, из Интернета, проводил опыты.

Я сформулировал следующую гипотезу исследования:

• на тело погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила.

• плавучесть тел зависит от свойств жидкости и объема и формы тела.

Цель исследования: исследование явления плавания тел в жидкости.

Исходя из цели и гипотезы исследования, мною были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературу по интересующей меня проблеме и определить условия, при которых тело плавает на поверхности жидкости или тонет.

2. Экспериментально убедиться в том, что некоторые тела (кусочки дерева или пенопласта) не тонут, а другие (кусок пластилина или стальной гвоздь) идут ко дну.

3. С помощью опыта показать, что из тяжелого материала может быть сделан кораблик, который плавает на поверхности воды.

4. Пронаблюдать явление плавания тела (картошки) на границе между тяжелой и легкой жидкостью (между соленой и пресной водой).

5. Выполнить известный эксперимент с пипеткой–водолазом.

6. Изучить причины плавания рыб и подводных лодок.

7. Познакомиться с историей открытия закона Архимеда и условий плавания тел в жидкостях.

8. Провести поиск информации по данной проблеме в интернете и в других доступных источниках информации.

Мной использовались следующие методы исследования:

• метод информационного поиска,

• метод умозаключений и логического вывода,

• метод наблюдений, экспериментальный

• метод изучения явлений,

• метод фиксирования исследуемых явлений на фото.

1. КАК ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ

Вы никогда не задумывались, почему плавает корабль? Казалось бы, многотонная железная конструкция должна немедленно пойти ко дну. Но этого не происходит. Корабль не только держится на плаву, но и позволяет перевозить людей и тяжелые грузы. Чтобы найти ответ на этот вопрос, я почитал, интересные книги и проделала несколько простых опытов, которые вы можете выполнить самостоятельно.

2. ПЕНОПЛАСТ В ВОДЕ

Что произойдет, если в сосуд с водой положить кусочек дерева или пенопласта? Я проделал этот опыт и обнаружил, что пенопласт не тонет, а плавает на поверхности (рис.1). То же самое происходит с кусочком дерева. Это свойство дерева плавать на поверхности воды используется для построения плотов.

Рис. 1. Кусочек пенопласта плавает на поверхности воды.

3. ПЛАСТИЛИН В ВОДЕ.

А как будет вести себя пластилиновый брусок, если его опустить в сосуд с водой? Я выполнил этот эксперимент и обнаружил, что пластилин в отличие от пенопласта не плавает на поверхности, а тонет в воде (рис. 2). Почему дерево или пенопласт плавают, а пластилин не плавает в воде? Вы об этом задумывались?

Дело в том, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила Архимеда, направленная вверх. Она равна весу вытесненной жидкости. Если тело легче воды, то сила Архимеда больше силы тяжести и тело поднимается вверх, плавает на поверхности. Так происходит с деревом и пенопластом.

Пластилин тяжелее воды. Действующая на него сила тяжести больше выталкивающий силы Архимеда, поэтому пластилин идет на дно. Железный гвоздь тоже потонет, так как железо тяжелее воды.

Рис. 2. Пластилин тонет в воде.

4. ПЛАСТИЛИНОВЫЙ КОРАБЛИК

Если железо тяжелее воды, то почему тогда плавают железные корабли? Я решил сделать следующий опыт: из пластилина вылепить лодочку и посмотреть, будет ли она плавать.

Оказалось, что пластилиновая лодочка плавает, хотя кусок пластилина тонет (рис. 3). Почему так происходит?

Я долго думал и вспомнил, что пустая банка из под шампуня, плавает на поверхности. Если ее заполнить водой, то она сразу погрузится на дно. Я сделал вывод, что когда в банке воздух, она не тонет. В дереве и в пенопласте тоже имеется воздух, – они не тонут. Может быть, корабли не тонут потому, что внутри них имеется воздух? – подумал я.

Но оказалось, что это не совсем так. Стальной корабль не тонет, потому что он имеет необычную форму и при погружениивытесняет большой объем воды. Возникает огромная выталкивающая сила Архимеда, которая удерживает корабль на плаву и позволяет перевозить многотонные грузы.

Рис. 3. Пластилиновый кораблик не тонет в воде.

5. КАРТОШКА ВНУТРИ ЖИДКОСТИ

А как сделать так, чтобы тело не тонуло и не всплывало, а плавало внутри жидкости как рыба или подводная лодка?

Для опыта я взял картошку, налил воду в банку и бросил туда картошку. Она утонула (рис. 4).

Рис. 4. Картошка тонет в пресной воде.

Значит картошка тяжелее чистой воды.

Затем я растворил в воде, много поваренной соли и получил насыщенный раствор. Снова бросил картошку в воду,– на этот раз картошка не утонула, а стала плавать на поверхности (рис. 5).

Рис.5. В соленой воде картошка плавает на поверхности.

Видимо, картошка легче соленой воды.

После этого я аккуратно долил в банку чистой воды так, чтобы она не перемешалась с соленой водой. И как же я удивился! Картошка оказалась на границе между соленой и чистой водой. Она плавала внутри жидкости! (рис. 6)

Рис.6. Картошка между пресной и соленой водой.

Если картошку достать из банки и потом снова туда ее положить, то она опять окажется внутри жидкости.

6. САМОДЕЛЬНЫЙ ВОДОЛАЗ.

Возьмем пластиковую бутылку, наполним ее водой и погрузим в нее пипетку, тоже частично заполненную водой. Внутри пипетки должно быть немного воздуха. Плотно закроем бутылку пробкой.

Сожмем бутылку рукой. Видим, что пипетка–водолаз погружается вниз. Перестанем сжимать бутылку, пипетка–водолаз всплывет вверх (рис. 7). Почему так происходит?

.

Когда мы сжимаем бутылку, давление воды растет, и объем воздуха внутри пипетки уменьшается (это хорошо видно). В результате уменьшается сила Архимеда, и пипетка под действием силы тяжести опускается вниз. Если перестать сжимать бутылку, то давление уменьшится, объем воздуха возрастет, выталкивающая сила Архимеда станет больше силы тяжести и пипетка начнет всплывать вверх

7. ПОЧЕМУ РЫБА ПЛАВАЕТ?

Действительно, почему рыба не идет ко дну? Мы купили рыбину и разрезали ей брюхо (рис. 8).

И увидели внутри два воздушных пузыря. Это плавательный пузырь. Когда рыба хочет погрузиться на дно, она сжимает плавательный пузырь. Его объем уменьшается становится меньше силы тяжести. Рыба погружается вниз. Если рыба перестанет сжимать плавательный пузырь, то его объем увеличится, и рыба всплывет вверх.

8. А КАК ПЛАВАЕТ ПОДВОДНАЯ ЛОДКА?

Я почитал про подводную лодку. Оказывается, внутри подводной лодки имеется резервуар и насос. Когда в резервуаре вода, лодка погружается (рис. 11).

Рис 11. Подводная лодка погружается

Если с помощью насоса выкачать воду и заполнить резервуар воздухом, то она будет всплывать вверх

Рис.10 подводная лодка всплывает.

Вывод:

В ходе выполнения настоящего исследования были решены следующие задачи:

1. Изучена литература по вопросу о плавании различных тел в жидкостях.

2. Выполнена серия экспериментов, связанных с изучением плавания тел в жидкости. Результаты опытов зафиксированы на фотоаппарат.

В результате было установлено, следующее:

1. Если тело “тяжелее” жидкости, то оно тонет, а если тело “легче” жидкости, то оно всплывает.

2. Из “тяжелого” материала можно создать кораблик, который будет плавать на поверхности жидкости.

3. Если объем воздуха внутри рыбы (подводной лодки) уменьшается, то она погружается вниз, а если увеличивается, то, всплывает.

Заключение:

Наша гипотеза подтвердилась: На тело погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, плавучесть тел зависит от свойств жидкости и объема и формы тела.

В ходе изучения литературы я установил, что плотность тела влияет на его плавучесть.

От взрослых я узнал, что на каждое тело, погруженное в жидкость, действует закон Архимеда.

В старших классах я обязательно продолжу изучение данного вопроса и узнаю всё о законе Архимеда.

Литература

1.Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита. - Москва, Махаон, 2006г. - 487стр.

2.Перышкин А.В. Физика. 7 кл.- Москва, Дрофа, 2005г. – 189стр.

3. Фаулер Уилл История оружия - Смоленск, Русич, 2002г. – 128 стр.

4.Мои первые Научные опыты- ЗАО «Издательство Кристина – новый век» 2003г.

5.Рагозина Т. М. Технология: 2 класс: Учебник/ Академкнига/Учебник, 2008.-80с.

6. Ушаков С. З. Плавание тел / С. З. Ушаков: детская энциклопедия, том 3 «Числа и фигуры, вещество и энергия». – Москва: «Издательство Академии Педагогических Наук РСФСР», 1961. – С. 279-288.

Интернет ресурсы: https://yandex.ru/images/search?text

1http://cor.edu.27.ru/dlrstore/0a0db7c2-07d6-4950-9a91-

http://mosgruz.net/gidrot4r6part2.html

hthttp://www.webdiving.net/new-diving/articles-diving/107-articles-diving

http://www.float.ru/diving/theory_diving.htm

Приложение

Легенда об Архимеде

Сила тяжести, действующее на тело, всегда направлена вниз и обусловлена притяжением Земли. Однако на тело, погруженное в жидкую или газообразную среду, действует еще какая–то сила, направленная вверх, против силы тяжести. Эта сила называется выталкивающей силой Архимеда – по имени древнегреческого учёного Архимеда, открывшего закон плавающих тел. Этот закон гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим телом.

Согласно легенде, Гиерон, тиран Сиракуз, поручил Архимеду выяснить, сделана ли его корона целиком из золота или же в нее подмешано серебро. Эта задача занимала Архимеда довольно долго, пока не помог случай. Однажды, принимая ванну, Архимед заметил, что чем больше он погружается в воду, тем больше воды выливается из ванны. Он понял, что это явление даст ему ключ к разгадке задачи, в восторге выскочил из ванны и побежал по городу, восклицая: «Эврика, эврика!» (Нашёл, нашёл!).

Для того, чтобы раскрыть мошенничество с короной, Архимед применил следующий метод: он опустил в сосуд, наполненный водой, золотой слиток того же веса, что и корона, а потом собрал и взвесил вылившуюся воду. Потом он опустил в сосуд слиток серебра того же веса, что и корона и нашёл, что воды вылилось больше. Это объясняется тем, что при одинаковом весе объём серебра превышает объём золота. Повторив опыт с короной вместо слитков, Архимед получил результат, лежащий где–то посередине между результатами двух предыдущих опытов. После этого он заключил, что корона сделана не из чистого золота. Таким образом, Архимед заложил основы гидростатики – одного из разделов механики.