Under handledningen med Stefan Johansson pratade vi om densitet och att flyta/sjunka. Han förklarade att om någon flyter beror på dess densitet. Densitet är mått på ett ämnes täthet. Ett föremål med högre densitet än vattnens sjunker medan ett med lägre flyter. Densitet är alltså avgörande faktor om något ska flyta eller sjunka. Ju tätare atomerna är packade desto större blir föremålets densitet. Om ett föremål ska kunna flyta måste den ha lägre densitet än vatten. Man kan även säga att stenen är för liten för sin tyngd och därför sjunker. Exempelvis flyter inte en sten eftersom stenens densitet är högre än vattnens. Däremot kan ett annat föremål av samma storlek men annan material flyta eftersom det inte är lika sammanpackad som en sten. Föremålet väger alltså mindre än stenen även om storleken är densamma. Ett annat exempel är leran, om man lägger en lerklump i vatten sjunker den. Om man formar leran platt flyter den.Vi diskuterade även hur man ska kunna förklara densitet och varför något flyter/sjunker för barn. Det kan man förklara genom att säga exempelvis hur mycket något väger och hur stor plats det tar. Något som väger mycket men tar ganska lite plats har högre densitet, medan något som väger lite och tar stor utrymme har en låg densitet. Exempel på detta kan vara att blåsa upp en ballong och fylla en annan ballong med vatten så att de blir lika stora. Vatten har högre densitet än luft och vattenballongen väger mer än luftballong, även om de är lika stora.
Materia och liv
Andersson & Andersson (2008) berättar vidare om man frågar någon vad som väger mest, 1 kg järn eller 1 kg vatten, så svarar de kanske järn. Men 1 kg väger ju 1 kg oberoende av vilken material det handlar om. Men om man jämför lika stora volymer av järn och vatten, så väger järn mer. I järn är atomena stora och tunga medan de i vatten ganska små och lätta. De är heller inte lika tätt packade som i järn. 1 dm3 vatten innehåller både färre och lättare atomer än vad lika stor volym järn gör. Detta är egenskapen som kallas densitet och mäts kg/dm3, och ett ämnen och materia har ganska olika densitet.
Trä innehåller luft
Andersson & Andersson (2008) menar att många material är blandning av olika ämnen. Exempelvis trä består av träämnen och delvis av små luftbubblor. Men olika träslag innehåller olika mycket luft. Balsaträ kan ha en densitet på bara 0,1 kg/dm3, medan den för furu är 0,6 kg/dm3 och ebenholts hela 1,2 kg/dm3. Detta är förklaring till varför de flesta träslag oftast flyter, medan ebenholts (utan luftbubblor) har så hög densitet att den sjunker.
Andersson & Andersson (2008) säger vidare ett ämne som har lägre densitet än ett annat ämne flyter på detta. Detta gäller även två vätskor, exempelvis olja flyter ovanpå vatten eftersom den har lägre densitet (0,92 kg/dm3) än vatten. Densitet för en människanskropp är lite högre än vattnens därför flyter man inte i sötvatten utan att anstränga sig på något sätt t.ex. genom att simma. Saltvatten har högre densitet än sötvatten och det betyder att en människokropp flyter lättare i havsvatten. Döda havet har riktigt salt vatten så salt att inget kan växa men människan kan flyta vilande i detta vatten.
Teknik
Båtar är ihåliga
Hur kan fartyg av järn och stål flyta när järn ( 7,9 kg/dm3) har högre densitet än vatten (1,o kg/dm3)?
Med viss teknik kan man få föremål som vanligtvis har högre densitet än vatten att flyta, exempelvis båtar. Båten kan flyta eftersom den är konstruerad på ett sätt som gör att den innehåller mycket luft i skrovet. Luften har lägre densitet än vatten vilket gör att båten klarar av att tränga undan vatten. Alla saker som ligger och flyter tränger undan vatten. Persson (2010) berättar att om man lägger en lerklump i vatten kan man se att vattenytan stiger lite grann, p.g.a. att klumpen sjunker. Men om man formar leran platt och gör en kant, då blir det som ett skal och ganska likt en supertanker. När leran breder ut sig på vattenyta kan man se att vattnett stiger mycket mer än när man släpper ner en klump. Persson (2010) säger vidare att båten och lera flyter när vatten som de tränger undan väger lika mycket som de själva gör.
"Arkimedes princip säger att ett föremål som helt eller delvis är nedsänkt i en fluid (vätska eller sas) påverkas med en uppåtriktad kraft lika med den undanträngda fluidmängdens tyngd" http://www.ne.se/arkimedes-princip
Martinsson (2005) berättar att Arkimedes (ca 287 f. Kr - 221 f Kr) var antikens störste vetenskapsman. Han var matematiker, ingenjör och astronom, och bodde i Syrakusa på Sicilien, i Italien. Han upptäckte att ett föremål som sänks när i en vätska påverkas av en lyftkraft som är lika stor som tyngden av den undanträngda vätskemängden. Andersson & Andersson (2008) berättar att Arkimedes gjorde en av sina bästa fysikaliska upptäckter när han tog ett bad. En av upptäckan var "när han satte sig i vatten märkte han att den vattenmängd som trängs undan var lika stor som den del av hans kropp som var under vatten" (s. 40).
Har Arkimedes´ princip fått någon användning i praktiska livet?
Vid skeppsbyggeri använder man sig av just denna principen. Genom att ge fartyget en lämpligt form, uppnår man bra flytegenskaper. Det handlar om en korrekt relation mellan fartygets vikt och storlek. http://sv.wikipedia.org/wiki/Arkimedes_princip
Referenser:
Andersson & Andersson (2008). Fysik direkt. Stockholm: Bonniers.
Persson (2010). Boken om fysik och kemi. Stockholm: Liber.
Martinsson (2005). Arkimedes: Stockholm: Norstedts
http://www.ne.se/arkimedes-princip
http://sv.wikipedia.org/wiki/Arkimedes_princip
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar