Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.
—
مخزن شناوری ارشمیدس
دربارهٔ این شبیه‌سازی
«مخزن شناوری ارشمیدس» یک آزمایشگاه تعاملی سه‌بعدی ایستا‌شناسی شاره‌ها است که در آن دانش‌آموزان اصل ارشمیدس را به‌صورت عملی آزمایش می‌کنند. یک مکعب آزمایش از نیروسنج فنری مدرج در بالای مخزن سرریز پر تا لبه آویزان است. هنگامی که دانش‌آموزان مکعب را به درون شاره می‌کشند یا روی نمونه‌های روی قفسه کلیک می‌کنند، آب از لولهٔ خروجی به داخل بشر روی ترازوی دیجیتال می‌ریزد. پیکان‌های برداری سه‌بعدی زنده، نیروی شناوری روبهبالا F_b = rho_f g V_sub را با نیروی گرانش روبه‌پایین mg مقایسه می‌کنند و نمایشگرها وزن ظاهری روی نیروسنج فنری، وزن آب جابهجاشده، نیروی شناوری بر حسب نیوتن و شناور ماندن یا فرورفتن جسم هنگام رها شدن را نشان می‌دهند.
دانش‌آموزان چه چیزهایی را می‌توانند کاوش کنند
- مکعب آلومینیوم را تا نیمه و سپس بهطور کامل زیر آب بکشید و بررسی کنید که کاهش وزن ظاهری برابر با وزن آب جابهجاشده در بشر جمع‌آوری است.
- گزینهٔ «شناوری / فرورفتن آزاد» را روشن کنید و چوب (600 kg/m³) و یخ (917 kg/m³) را آزمایش کنید تا ببینید در حالت تعادل چه درصدی از هر مکعب زیر آب می‌ماند.
- «بدنهٔ توخالی قایق» (450 kg/m³) را انتخاب کنید و رفتار آن را با آهن توپر (7870 kg/m³) مقایسه کنید تا ببینید چرا کشتی‌های فولادی شناور می‌مانند.
- چگالی شاره را از 800 kg/m³ (روغن) به 1400 kg/m³ (آب‌نمک غلیظ) افزایش دهید و بزرگ‌تر شدن پیکان نیروی شناوری روبهبالا را مشاهده کنید.
- آلومینیوم، آهن و طلا را در حجم یکسان 2.0 L هنگام غوطه‌وری کامل مقایسه کنید تا تأیید شود که نیروی شناوری به حجم جابهجاشده بستگی دارد، نه به چگالی جسم.
اهداف یادگیری
- 1اصل ارشمیدس را بیان کنید و نیروی شناوری را با استفاده از فرمول F_b = rho_f g V_sub محاسبه کنید.
- 2توضیح دهید چرا وزن ظاهری در یک شاره برابر با وزن واقعی منهای نیروی شناوری است.
- 3با مقایسهٔ چگالی متوسط جسم با چگالی شاره، پیش‌بینی کنید که آیا جسم شناور می‌ماند، فرو میرود یا در حالت شناوری خنثی باقی می‌ماند.
- 4توضیح دهید که چگونه توخالی کردن یک مادهٔ چگال، چگالی متوسط آن را کاهش می‌دهد تا بدنهٔ فولادی کشتی بتواند شناور بماند.
پرسش‌هایی که معلم‌ها می‌پرسند
اصل ارشمیدس چه میگوید؟
اصل ارشمیدس بیان میکند که هر جسمی که بهطور جزئی یا کامل در یک شاره فرو رود، نیروی شناوری روبهبالایی را تجربه میکند که اندازهٔ آن برابر با وزن شارهٔ جابهجاشده توسط آن جسم است.
چرا مکعب‌های هم‌حجم آلومینیوم، آهن و طلا وقتی کاملاً در آب فرو می‌روند نیروی شناوری یکسانی را تجربه می‌کنند؟
نیروی شناوری فقط به چگالی شارهٔ اطراف و حجم مغروق بستگی دارد (F_b = rho_f g V_sub). از آنجا که مکعب‌های دولیتری آلومینیوم، آهن و طلا دقیقاً همان دو لیتر آب را جابه‌جا می‌کنند، دقیقاً همان نیروی شناوری روبهبالا به آن‌ها وارد میشود.
در حالی که چگالی فولاد تقریباً هشت برابر آب است، یک کشتی فولادی سنگین چگونه میتواند شناور بماند؟
بدنهٔ توخالی قایق حجم زیادی از هوا را در بر میگیرد و چگالی متوسط آن (جرم کل تقسیم بر کل حجم بیرونی جابهجاشده) را بسیار کمتر از چگالی 1000 kg/m³ آب میکند. کشتی فقط تا جایی فرو میرود که وزن آب جابهجاشده با وزن کشتی برابر شود.
وقتی مکعب به درون مخزن پایین برده میشود، چه اتفاقی برای عدد نیروسنج فنری میافتد؟
با ورود مکعب به آب، نیروی شناوری روبهبالا بخشی از وزن آن را تحمل میکند؛ بنابراین عدد نیروسنج فنری (وزن ظاهری W_app = mg - F_b) دقیقاً به اندازهٔ وزن آب جمعشده در بشر کاهش مییابد.
این شبیه‌سازی را جاسازی کنید
آن را در LMS، وبلاگ یا وب‌سایت کلاس خود قرار دهید — رایگان.
<iframe src="https://kiwibee.io/fa/simulations/archimedes-buoyancy-tank-3d-simulation/embed" title="مخزن شناوری ارشمیدس | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>کاوش را ادامه دهید
مدل‌های تعاملی علمی بیشتر
Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.
—
Free interactive photosynthesis simulation. Explore photosynthesis hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
Free interactive states of matter simulation. Explore states of matter hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
Free interactive shadows simulation. Explore shadows hands-on online — great for whole-class or independent practice.
—
علم تعاملی را به کلاس خود بیاورید
فضای کاری رایگان معلمان KiwiBee برنامه‌ریزی درس، کاربرگ‌ها، ابزارهای کلاسی و دفتر نمره را یک‌جا گرد هم می‌آورد.
رایگان شروع کنید و اولین کلاس خود را بسازید
خانه
همهٔ راهکارها
قیمتگذاری
درباره ما
KiwiBee برای سازمانهای غیرانتفاعی
رویدادها و وبینارها
برای سازمانهای بزرگ
برای مدرسهها
برای مراکز
برای سرپرستان تیم
برای معلمان
هوش مصنوعی و منابع
منابع
کاربرگهای قابل چاپ
بستههای درس
شبیهسازیهای تعاملی
ابزارهای معلم
استودیوی هوش مصنوعی
ایدهها و پژوهش