תוֹכֶן
"נווה מדבר בים" היא ספינת השייט הגדולה בעולם עם מסה של 100,000 טון, ובכל זאת היא צפה. מעצבי אוניות מנצלים את עקרון ארכימדס הקובע כי על מנת שסירה תצוף עליה לעקוף נפח מים שווה יותר ממשקלו האישי. מושג מורכב זה הופך לנגיש יותר לתלמידים באמצעות הדגמות וניסויים מעניינים כמו אלה שתוארו להלן.
איך הכל התחיל
ביוון העתיקה, המלך הירו השני הזמין כתר שייעשה על ידי צורף מקומי. הוא הטיל ספק שזה זהב טהור, ולכן נתן לפילוסוף-מדען ארכימדס את המשימה לברר. ארכימדס נכנס לאמבטיה חמה וראה מים נשפכים על הצד כשהוא שקע באמבט והבין שהעקורים הנותרים שווים לנפח גופו. "יוריקה!" הוא קרא כאשר קבע שהוא יכול להשתמש בטכניקה זו של תזוזה כדי לחשב את נפח הכתר וצפיפותו. המבחן שלו הוכיח כי צפיפות הכתרים הייתה פחות מזהב, ולכן הכתר לא היה זהב טהור.
כדור מול האל
כשנשאל מדוע צילינדר צילינדר אלומיניום, התלמיד עשוי לענות בטעות, "מכיוון שהוא שוקל יותר." תן לתלמידים שני חלקים של נייר אלומיניום בגודל 5 ס"מ על 5 ס"מ. מצא את המסה של שניהם. בקש מהתלמידים לריסוס ריבוע נייר כסף אחד לכדור הדוק, להפיל אותו למים ולראות אותו שוקע. נסו את הכיכר השנייה עד שתמצאו דרך לגרום לצף האלומיניום. כאשר האלומיניום מעוצב כמו סירה הוא יצוף מכיוון שהנפח גדל מאוד ואילו המסה נשארה זהה. גוף הסירה מלא באוויר, מגדיל את הנפח מבלי להוסיף משקל משמעותי. הסירה תצוף אם מסת הסירה פחותה מהמים שהיא מעקרת. עם גרזן חלול, הסירה תעקור יותר מים מהכדור.
בלון הליום מרחף
••• תמונות קומסטוק / סטוקבי / גטיכוח הכובד תלוי במסת האובייקט כדי למשוך אותו למטה דרך נוזל. כאשר האובייקט מתחיל לשקוע, הכוח הצוף פועל לדחיפת העצם כלפי מעלה. אם כוח הכבידה גדול מכוח הציפה, האובייקט ישקע. בלוני הליום צפים באוויר מכיוון שמסת האוויר שהם מוציאים גדולה יותר ממסת הליום והבלון. קשרו סרט לבלון הליום והוא יצוף כי הכוח הצוף גדול מכוח הכבידה. הגדל את כוח הכובד על ידי העלאת המשקל. קושרים בייגלה לסרט, מגדילים את המשקל עד שהבלון שוקע. כעת נקש חתיכות קטנות של בייגלה עד שהבלון מתחיל לעלות לאט. אם אתה יכול להביא את הבלון ל"מרחף ", כוח הכבידה שווה לכוח הצוף.
ענבים צפים
בעזרת המנהל של ארכימדס, התלמידים יכולים לקבוע אם אובייקט ישקע או יצוף בנוזלים שונים. הכינו כוס צלולה עם מים חמים. הוסף ענב וזה ישקע. הוסף כוס לכוס והענב מתחיל לצוף. זכור את עקרון ארכימדס: אם חפץ שוקל יותר מהנפח שלו בנוזל, הוא ישקע. הוספת מלח למים תגדיל את המסה לנפח היחידה עד שהיא שווה או צפופה יותר מהענב. בשלב זה הענב יצוף.