Tyngden av vannet i et kar, og den hydrostatiske trykkraften som virker p? bunnflata i karet (12. og 17.september)
Et kar med grunnflate A er fyllt opp med vann til en h?yde h. Vannet har tetthet rho. Lufta har trykk p0. Tyngdens akselerasjon virker nedover.
Vis hvordan vannets tyngde er relatert til trykkraften som virker fra vannet p? bunnflata.
Hint: Vannets tyngde er volumintegralet av (rho g), dvs. vannets tyngde er lik (rho g h A). I vannet har vi hydrostatisk trykk p = p0 - rho g z, hvor vi har implisert at z=0 i vannoverflaten og z-aksen peker oppover. Det hydrostatiske trykket p? bunnen av karet er (p0 + rho g h). Trykkraften som virker p? bunnflata blir dermed (p0 + rho g h) A n, hvor n er en enhetsvektor som peker nedover. Dersom det ikke hadde v?rt vann i karet hadde trykket like over bunnflata v?rt lufttrykket p0, og da hadde trykkraften som virket p? bunnflata ha v?rt (p0 A n). Dermed ser vi at vannets tyngde er lik differansen mellom trykkraften som virker p? bunnflata i karet med og uten vann. Dette er et faktum vi benytter oss av nesten hver gang vi bruker en kj?kkenvekt!
Oppdrift: Neddykket terning (24.september)
Ble ikke utf?rt p? forelesning, men det anbefales sterkt ? regne igjennom kompendiet sitt kapittel 6.6!
Oppdrift: Vekstang med flaske p? hver side, dypp den ene flaska ned i en b?tte med vann (3.oktober)
La flaskene v?re sylinderformede med radius a og la den ene v?re neddykket til en h?yde h. Vis at den neddykkede flaska f?r en oppdrift som er lik tyngden til det fortrengte vannet, - m g, hvor massen til det fortrengte vannet er m = rho h pi a?. For ? regne ut trykkrefter p? den sylinderformede siden til flaska b?r man lese den gula boka side 35-36 n?ye.
Her er en illustrasjon hvor flaskeloddene er byttet ut med kulelodd:
Motkraft til oppdrift (17. og 24. og 26. september, 3. oktober)
N?r et legeme senkes ned i et kar med vann vil det bli utsatt for en oppdrift lik vekten av det fortrengte vannet. P? den andre siden vil vannet stige i karet, noe som vil medf?re at det hydrostatiske trykket p? bunnen av karet ?ker. Dersom karet st?r p? en vekt kan vi observere hvordan vekta gj?r ?kt utslag tilsvarende massen til det fortrengte vannet. Regn dette ut!
Se illustrasjon og beskrivelse i referansen nedenfor!
Vekten av vann i ei delvis fyllt flaske, holder seg konstant selv om flaska klemmes flat og vannstanden stiger! (24. og 26. september)
Se illustrasjon og beskrivelse i referansen nedenfor!
Hydrostatisk trykk i opp-ned glass over kar med vann (20.august)
Figuren viser ei sk?l (S) og et glass (G). Glasset holdes med bunnen (B) opp og med ?pningen ned, p? en slik m?te at det ikke er kontakt mellom glasset og sk?la. I sk?la og i glasset er det vann med tetthet rho. Utenfor glasset er vannet i kontakt med luft i en h?yde h over sk?las bunn. Inni glasset n?r vannet helt opp til glassets bunn (B) i en h?yde H over sk?las bunn. Tyngdens akselerasjon g er rettet ned. Lufta har konstant trykk p0. Sk?la har en flat bunn med areal A.
Finn trykket i vannet like oppunder glassets bunn (B).
Finn den totale kraften som virker fra vannet p? sk?la.
Hydrostatisk trykk i opp-ned glass fyllt med vann og med l?st lokk under (20.august)
Glasset G er fyllt med vann med tetthet rho. Under glasset har vi et l?st lokk L med masse m. Under lokket har vi luft med trykk p0. Glassets ?pning har tverrsnitt A. Lokket faller ikke ned selv om det er vann over og luft under!
SELDA EKIZ - Newton-Selda avsl?rer sitt beste triks
Hevert: T?mme vann fra et kar ved hjelp av en plastslange (20.august)
Detter er i praksis oppgave 9 i kapittel 10. Vi gjorde eksperimentet ved ? la A v?re et lite glass og C v?re en st?rre b?tte: Vi t?mte det lille glasset uten ? helle med glasset p? skr?.
Airbrush (20.august)
Dette er et eksperiment man kan gj?re med et suger?r og litt tape. Se beskrivelse i Wikipedia om "Atomizer nozzle" http://en.wikipedia.org/wiki/Atomizer_nozzle
Referanser
Disse referansene g?r s? dypt ned i detalj at det ikke anses som pensum ? ha lest dem.
Mange av disse eksperimentene, og flere til, er beskrevet i nettsidene til MUSE (More Understanding with Simple Experiments) hos EPS (European Physical Society)