Teoriaa
Tutustutaan Nosteeseen ja Arkhimedeen lakiin. Kun umpinainen kappale upotetaan nesteeseen tai kaasuun, niin kappaleen ylä- ja alapintojen välillä on paine-ero. Tämä paine-ero aiheuttaa voiman, jonka tunnemme uidessamme meressä tai nostaessamme kiveä veden alla. Kertaa kurssilta FY2 käsitteet paine ja hydrostaattinen paine.
Väliaine ja noste
Tasapainotetaan punnus ja lasinen pallo orsivaa’alla. Mitä tapahtuu, kun väliaine jossa punnus ja pallo ovat poistetaan? Miksi?
Jääpalaan kohdistuva noste, esimerkki
Olet varmasti kuullut, että jäävuoresta suurin osa on näkymättömissä veden pinnan alapuolella. Tässä esimerkissä lasketaan kuinka suuri osuus jääpalasta on vedenpinnan yläpuolella, kun jääpala kelluu.
Sormuksen tiheyden määrittäminen, esimerkki
Mitataan jousivaa’alla punnuksen paino ilmassa ja tämän jälkeen katsotaan jousivaa’an lukema, kun sormus upotetaan veteen. Miten näiden kahden tiedon avulla saat määritettyä sormuksen tiheyden?
Hei ! Onko ensimmäisessä videossa kyse leijumisesta väliaineessa? Eli onko nyt kappaleen tiheys yhtä suuri kuin väliaineen tiheys?
Tarkennan kysymystäni, eli nouseeko kappale nosteen vaikutuksesta pinnalle, vai jääkö se tolla tavalla, eli ei lähe uppoamaan eikä nousemaan ylospäin ?
Sehän riippuu kappaleen tiheydestä, jota ei videossa mainita. Jos kappale on tiheämpi kuin vesi niin uppoaa.
Jäin miettimään tuossa 3. esimerkissä miksi huomioon otetaan koko jääpalan paino. Eikö nosteen tule olla sama kuin sen syrjäyttämän nesteen paino? Miksi ei siis oteta huomioon vain veden alla olevan osan syrjäyttämä paino?
Jääpalan veden pinnan yläpuolelle jäävä osa painaa yhä koko jääpalaa alaspäin ja siksi tulee huomioida koko jääpalan paino. Jääpala pystyy syrjäyttämään painonsa arvosta vettä, eli sen syrjäyttämän veden paino on sama kuin koko jääpalan paino ja siksi se ei voi upota veteen kokonaan.
Kuinka tämä tehtävä ratkaistaan? Olen ihan pulassa…
Puukappaleen massa on 3,94 kg ja paksuus 4,4 cm. Asetettaessa puukappale kellumaan jää sen yläpinta 2,5 cm vedenpinnan yläpuolelle.
a) Määritä puukappaleeseen kohdistuvan nosteen suuruus, kun se kelluu.
b) Kuinka suuri on mittauksen perusteella puun tiheys?