Fysik

Archimedes' lov

05. november 2005 af Snemanden (Slettet)

Hejsa..
Har lige en fysikopgave til mandag, som er svær at hitte ud af! Den lyder:

På et fotografi ses et starinlys, der flyder i vand. Starinlyset kan frit bevæge sig op og ned i lysestagen.

a) Giv en forklaring på hvordan man ud fra fotografiet kan bestemme starinlysets dentitet.

b) Ud fra fotografiet skal du give et skøn over starinlysets identitet.

Hmm, tror det er noget med Archimedes' lov, som siger noget med: "Opdriften på et helt eller delvist nedsænket legeme ækvivalerer tyngden af den fortrængte væskemængde".

Opdriften F ifølge Archimedes' lov er så
F = (rho)*V*g
hvor V er det fortrængte volumen af væsken, og g er tyngdeaccelerationens størrelse.

Dette starinlys flyder, så der må vel gælde at opdriften skal værre større eller mindst lige så stor som tyngdekraften, som er givet ved: Ft = m*g

Altså

F = (rho)*V*g >= m*g

Er alt dette en hel forkert måde, at gribe opgaven an på? Synes den er svær, så jeg vil virkelig påskønne noget hjælp. - På forhånd tak.

Forresten, hvordan indsætter jeg billedet? - For det ville nok gøre det lidt nemmere at hjælpe!

Brugbart svar (1)

Svar #1
05. november 2005 af Epsilon (Slettet)

Fra et rent fysikfagligt synspunkt er det irrelevant, om stearinlyset har en identitet eller ej ;-)

Du mener 'densitet' i både a) og b).

Opgaven findes i eksamenssættet 2001-7-1,

http://us.uvm.dk/gymnasie/almen/eksamen/opgaver/2001/2001-7-1fy.pdf

(Opgave 2. Flydende stearinlys)

Dit forslag er næsten helt korrekt; du mangler fortsat at besvare spørgsmålet:

"a) Forklar, hvordan man ud fra fotografiet kan bestemme stearinlysets densitet."

Stearinlyset flyder, så resultanten (den resulterende kraft) på lyset må være 0, ergo må opdriften præcis balancere tyngden af stearinlyset:

F_o = F_t <=>

(rho_v)*(V_v)*g = (rho_lys)*(V_lys)*g

Heraf findes et udtryk for rho_lys til brug ved besvarelse af det sidste spørgsmål, og der gives i tilknytning til udtrykket en forklaring på, hvorledes fotografiet anvendes til at estimere V_v (det fortrængte volumen) og V_lys (lysets volumen).

//Epsilon

Svar #2
05. november 2005 af Snemanden (Slettet)

Mange tak Epsilon - det er lige præcis den opgave jeg har, som du har fundet!

Har dog lige nogle spørgsmål til dig - eller til en anden venlig sjæl.

Når du siger at F_o = F_t går du så ikke ud fra at lyset svæver, og ikke flyder, i vandet. For jeg har lige læst lidt om det i fysikbogen, og der står, at når et legeme flyder, skal der gælde at
F_o > F_t

Derfor vill jeg sige
F_o >= F_t
- Ikke for at gå på kompromis, men F_o kan vel også godt være større, når den flyder, eller??

2 spørgsmål:
Gælder der følgende:
Hvis F_o
Hvis F_o = F_t = svæve i væsken
Hvis F_o > F_t = flyde ovenpå væsken?

3 spørgsmål:
"Heraf findes et udtryk for rho_lys til brug ved besvarelse af det sidste spørgsmål"
Må man lade V_væske og V_lys "gå ud" med hinanden?
Udtrykket bliver (p = rho ):
p_lys = (p_væske * V_væske) / V_lys

Brugbart svar (0)

Svar #3
05. november 2005 af fixer (Slettet)

Et legeme der flyder er stationært hvorfor kraftsummen på legemet er nul; alstå er opdriften på og tyngden af legemet præcist lige store (jvf #1).

Dersom opdriften er større end tyngden vil lyset accelerere i opdriftens retning. Efter nogen tid vil der indstille sig en ligevægt og lyset flyder atter.

Brugbart svar (0)

Svar #4
05. november 2005 af Epsilon (Slettet)

#2:
Nej, af fotografiet ses det jo, at stearinlyset kun er delvis nedsænket i vandet; V_v

rho_lys

V_v og V_lys kan ud fra fotografiet estimeres som voluminet af to rette cylindre, hvis højder og diametre opmåles på fotografiet.

Lyset synes umiddelbart tykkere i vandet, men det er blot det velkendte optiske bedrag, når lys brydes i vand/glas-grænsefladen og dernæst i glas/luft-grænsefladen. Vand har et større brydningsindeks end luft og derfor synes stearinlyset i vandet, når det observeres gennem glasset, større, end det reelt er.

Vi har da, at

rho_lys = rho_v*(V_v/V_lys) = rho_v*(h_v/h_lys) (*)

(cylinderradierne bortforkortes). Man kan derfor nøjes med at opmåle højden h_lys af stearinlyset og højden h_v af den nedsænkede del af stearinlyset og således estimere stearinlysets densitet ud fra (*).

//Epsilon

Brugbart svar (0)

Svar #5
30. august 2011 af AMSØRENSEN (Slettet)

altså forstår det på en måde! :-) men hvad er det nødagtige svar på opgaven??? :-)

Skriv et svar til: Archimedes' lov

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.