آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
شناوری چیست؟ چرا بعضی اجسام روی آب می‌مونن؟
یک جسم سنگین‌تر همیشه ته ظرف می‌ره؟ چگالی جسم و مایع رو مقایسه کن و ببین چه زمانی جسم شناور می‌مونه یا فرو می‌ره.
آزمایش رو شروع کناز تنظیمات شروع، اجرای آزمایش رو بزن. بعد چگالی، حجم یا مایع رو تغییر بده و جای جسم و اندازه‌ی پیکان‌های وزن و نیروی شناوری رو با عددهای نتیجه مقایسه کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
چگالی رو از آب کمتر یا بیشتر کن
حجم رو ۱۰۰۰ سانتی‌متر مکعب و مایع رو آب نگه دار. جسمی با چگالی ۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب رو اجرا کن؛ بعد چگالی جسم رو به ۱۲۰۰ برسون و دوباره نتیجه بگیر.
حدست چیه؟ وقتی چگالی جسم از چگالی آب بیشتر می‌شه، جسم چه حالتی پیدا می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در چگالی ۶۰۰، جسم شناوره و ۶۰ درصد حجمش زیر آب قرار می‌گیره؛ وزنش و نیروی شناوری هر دو ۵٫۸۹ نیوتونن. در چگالی ۱۲۰۰، جسم فرو می‌ره: تمام حجمش زیر آبه و وزن ظاهریش حدود ۱٫۹۶ نیوتونه.
مایع رو از آب به روغن عوض کن
چگالی جسم رو ۹۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب و حجم رو ۱۰۰۰ سانتی‌متر مکعب بذار. یک‌بار مایع آب رو اجرا کن؛ بعد فقط مایع رو به روغن تغییر بده و نتیجه رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ جسمی که در آب شناوره، در روغن هم شناور می‌مونه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در آب، چگالی جسم کمتره و ۹۵ درصد حجمش زیر سطح قرار می‌گیره. چگالی روغن در این مدل ۹۲۰ کیلوگرم بر متر مکعبه؛ چون از چگالی جسم کمتره، جسم در روغن فرو می‌ره و وزن ظاهری حدود ۰٫۲۹ نیوتون می‌شه.
حجم جسم رو دو برابر کن
چگالی جسم رو ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و مایع رو آب بذار. نتیجه رو با حجم ۵۰۰ سانتی‌متر مکعب یادداشت کن؛ بعد حجم رو به ۱۰۰۰ برسون و دوباره اجرا کن.
حدست چیه؟ اگر چگالی از آب بیشتر بمونه، دو برابر شدن حجم جسم وضعیت شناوری رو عوض می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
جسم در هر دو حالت فرو می‌ره، چون چگالیش از آب بیشتره. با دو برابر شدن حجم، وزن از ۵٫۸۹ به ۱۱٫۷۷ نیوتون و نیروی شناوری از ۴٫۹۱ به ۹٫۸۱ نیوتون می‌رسه؛ سهم فرورفته در هر دو حالت ۱۰۰ درصده.
پشت این حرکت چه خبره؟
نیروی شناوری از کجا می‌آد؟
F_b = rho_liquid g V_displaced
مایع به جسمِ فرو رفته نیرو وارد می‌کنه. در این مدل، اندازه‌ی نیروی شناوری برابر وزن مایعی‌ه که جسم جابه‌جا کرده. هرچه حجم فرورفته یا چگالی مایع بیشتر باشه، نیروی شناوری هم بیشتر می‌شه.
چگالی جسم تعیین می‌کنه چقدر فرو بره
submerged_fraction = rho_object / rho_liquid
برای جسمی که شناور می‌مونه، نیروی شناوری وزن جسم رو نگه می‌داره. سهم حجم زیر سطح برابر نسبت چگالی جسم به چگالی مایعه. اگر چگالی جسم از مایع بیشتر باشه، جسم در این مدل کامل فرو می‌ره و نیروی شناوری از وزنش کمتر می‌مونه.
وزن ظاهری یعنی چه؟
W = rho_object V_object g
وزن ظاهری در این مدل از کم کردن نیروی شناوری از وزن جسم به دست می‌آد. برای جسمی که فرو می‌ره این عدد مثبته؛ برای جسم شناور، نیروی شناوری وزن رو نگه می‌داره و خروجی صفر می‌شه. اگر جسم رو به یک ترازوی فنری آویزون می‌کردی، این عدد خوانش فرضی ترازو بود؛ تصویر ترازو نشون داده نمی‌شه.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا یک جسم در آب شناوره ولی در روغن فرو می‌ره؟
چگالی جسم رو با چگالی هر مایع مقایسه کن. جسمی با چگالی ۹۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب از آبِ ۱۰۰۰ کیلوگرمی بر متر مکعب کم‌چگال‌تره، پس در آب شناور می‌مونه؛ اما از روغنِ ۹۲۰ کیلوگرمی بر متر مکعب چگال‌تره و در مدل فرو می‌ره. آزمایش دوم رو اجرا کن و وزن ظاهری رو هم ببین.
سؤال‌های رایج
اصل ارشمیدس درباره‌ی نیروی شناوری چی می‌گه؟
اندازه‌ی نیروی شناوری برابر وزن مایعی‌ه که جسم جابه‌جا می‌کنه. برای جسم شناور، این نیرو با وزن جسم برابر می‌شه؛ برای جسم فرو رفته در این شبیه‌سازی، وزن ظاهری اختلاف این دو نیروست.
چرا چگالی جسم مهم‌تر از سنگین بودنشه؟
سنگین بودن به‌تنهایی حالت شناوری رو تعیین نمی‌کنه؛ حجم هم مهمه. در این مدل، چگالی جسم با چگالی مایع مقایسه می‌شه. اگر جسم کم‌چگال‌تر باشه شناور می‌مونه و بخشی از حجمش زیر سطح قرار می‌گیره.
چهار مایع شبیه‌سازی چه چگالی‌هایی دارن؟
در این مدل، چگالی آب ۱۰۰۰، آب‌نمک ۱۰۲۵، روغن ۹۲۰ و گلیسیرین ۱۲۶۰ کیلوگرم بر متر مکعبه. این عددها ثابت‌ان و با دما یا ترکیب مایع تغییر نمی‌کنن.
اگر حجم جسم دو برابر بشه، نیروی شناوری هم دو برابر می‌شه؟
اگر چگالی جسم و مایع ثابت بمونه، وزن و نیروی شناوری در این مدل با حجم نسبت مستقیم دارن. برای جسمی که فرو می‌ره، دو برابر شدن حجم هر دو نیرو رو دو برابر می‌کنه؛ وضعیت شناوری به نسبت چگالی‌ها بستگی داره.
برای آزمایش شناوری باید وارد حساب بشم؟
نه؛ می‌تونی چگالی و حجم جسم یا نوع مایع رو همین‌جا تغییر بدی و نتیجه رو ببینی. آزمایش‌های این صفحه به چت فرستاده نمی‌شن.