Zobrazit na úvodní stránce článků

Na začátek článku
Titulka > Modul články > gymnaziální vzdělávání > Proč plovou kovové zaoceánské lodě?

Ikona prakticky

Proč plovou kovové zaoceánské lodě?

Ikona inspiraceIkona hodina
Autor: Jaroslav Reichl
Anotace: Jak je možné, že těžké zaoceánské lodě vyrobené z kovu plovou? Odpověď na tuto otázku je možné vyslovit na základě pozorování velmi jednoduchého experimentu.
Podpora výuky jazyka:
Klíčové kompetence:
  1. Gymnázium » Kompetence k řešení problémů » vytváří hypotézy, navrhuje postupné kroky, zvažuje využití různých postupů při řešení problému nebo ověřování hypotézy;
Očekávaný výstup:
  1. gymnaziální vzdělávání » Člověk a příroda » Fyzika » Pohyb těles a jejich vzájemné působení » využívá (Newtonovy) pohybové zákony k předvídání pohybu těles
  2. gymnaziální vzdělávání » Člověk a příroda » Fyzika » Pohyb těles a jejich vzájemné působení » určí v konkrétních situacích síly a jejich momenty působící na těleso a určí výslednici sil
Mezioborové přesahy a vazby: Nejsou přiřazeny žádné mezioborové přesahy.
Průřezová témata:
  1. Gymnaziální vzdělávání » Environmentální výchova » Člověk a životní prostředí
Organizace řízení učební činnosti: Frontální, Skupinová, Individuální
Organizace prostorová: Školní třída, Učebna v přírodě
Nutné pomůcky: nádoba na vodu, voda, plastelína
Klíčová slova: hydrostatická vztlaková síla, Archimmédův zákon, plování těles v tekutině

Text článku:

Řada z nás jistě strávila alespoň jednu dovolenou sjížděním některé z českých řek. Dovolená je to pěkná, i když fyzicky (a možná i fyzikálně) náročná. Skutečnost, že plove dřevěná kanoe, nikoho nepřekvapí. Řečeno lidově, „dřevo je lehčí než voda, a proto plove“. Ale jak je možné, že plovou velké těžké kovové lodě, z nichž některé slouží jako základna pro celou letku letadel? Jednoduchý experiment nás přivede na správné řešení…

Příprava a provedení experimentu

K provedení experimentu budeme potřebovat běžnou plastelínu a průhlednou nádobu na vodu (např. akvárium – viz obr. 1). Nádobu naplníme vodou a vlastní experiment provedeme ve dvou krocích. V prvním kroku experimentu se snažíme plastelínu ve tvaru kuličky opatrně položit na hladinu vody v nádobě. Nepodaří se nám to! Plastelína klesá ke dnu (viz obr. 2).

Potřebné pomůcky
1. Potřebné pomůcky
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 1

První krok experimentu
2. První krok experimentu
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 2

Ve druhém kroku experimentu vytvarujeme tutéž plastelínu, která předtím klesla na dno nádoby s vodou, do tvaru mističky, resp. lodičky. Opět se snažíme plastelínu položit opatrně na hladinu vody. V tomto případě se to již podaří (viz obr. 3 a obr. 4). Pokud se na první pokus nepodaří položit vytvarovanou plastelínu na hladinu vody, zkuste to znovu. Je nutné najít takový tvar plastelíny, při kterém se dovnitř vytvarované mističky, resp. lodičky, nedostává samovolně voda.

Druhý krok experimentu - pohled z boku
3. Druhý krok experimentu - pohled z boku
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 3

Druhý krok experimentu - pohled shora
4. Druhý krok experimentu - pohled shora
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 4

Relativně jednoduše upravená plastelína na vodě plove. Jak je to možné? A jak souvisí popsaný experiment s plaváním lodí na hladině vody?

Vysvětlení experimentu

Ve druhém kroku experimentu, ve kterém se změnil oproti prvnímu kroku experimentu tvar plastelíny, se změnil její objem. Hmotnost zůstala stejná. V obou krocích experimentu na plastelínu působila svisle dolů tíhová síla a svisle vzhůru hydrostatická vztlaková síla. Jestliže se ve druhém kroku experimentu zvětšil objem plastelíny, zvětšila se i velikost vztlakové síly působící na plastelínu ponořenou ve vodě. Tato síla byla tedy dostatečná k vyrovnání tíhové síly a plastelína zůstala plovat na hladině. Jinými slovy, průměrná hustota vytvořené mističky, resp. lodičky, se vyrovnala s hustotou vody, zatímco hustota samotné plastelíny je vyšší než hustota vody. Proto plastelína v prvním kroku experimentu klesla na dno nádoby s vodou.

Důležité je uvědomit si, že musíme vzít v úvahu PRŮMĚRNOU hustotu ponořeného tělesa. Je-li tato průměrná hustota tělesa nejvýše rovna hustotě dané kapaliny, těleso plove na hladině kapaliny (to je ono lidové „dřevo je lehčí než voda, a proto plove“ z úvodu článku).

Proto nyní nepřekvapí, že mohou plovat a plout po vodní hladině i lodě, které jsou vyrobené z kovu, jehož hustota je řádově 10krát vyšší, než je hustota vody. Velká část podpalubí lodi je ovšem vyplněná vzduchem, který má hustotu řádově 1000krát nižší, než je hustota vody. Proto je PRŮMĚRNÁ hustota celé lodi menší než hustota vody, a loď může na hladině vody plavat.

Celou výše uvedenou problematiku je vhodné žákům předložit jako problémovou úlohu.

Upozornění

Experiment je nutné provádět s běžnou plastelínou. V současné době se na trhu objevuje i plastelína, jejíž hustota je menší než hustota vody. To je sice pěkné pro malé děti (mohou stavět lodičky, zvířátka apod., které budou vždy plovat na hladině vody), ale pro provedení prvního kroku výše popsaného experimentu je tato plastelína nevhodná (viz obr. 5). Tato plastelína ovšem může být vhodná k řadě jiných zajímavých experimentů, které se týkají Archimédova zákona a jeho aplikací.

Plastelína nevhodná na popsaný experiment
5. Plastelína nevhodná na popsaný experiment
Jaroslav Reichl, © 2010

obr. 5

Termínem „plovat“ se označuje skutečnost, že dané těleso v dané kapalině neklesá ke dnu, ale zůstává částečně vynořené nad hladinu. Termín „plavat“ pak slouží k popsání pohybu daného tělesa v dané kapalině v horizontálním směru (např.: „Loď plave po Vltavě z Prahy do Mělníka.“).

Anotované odkazy:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné anotované odkazy.
Přiřazené DUM:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné DUM.
Přiřazené aktivity:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné aktivity.
 
INFO
Publikován: 09. 08. 2010
Zobrazeno: 10271krát
Hodnocení příspěvku
Hodnocení týmu RVP:
Hodnocení článku : 2.66665

Hodnocení uživatelů:
Hodnocení článku : 5
Hodnotit články mohou pouze registrovaní uživatelé.

1 uživatel Hodnocení článku : 5
zatím nikdo Hodnocení článku : 4
zatím nikdo Hodnocení článku : 3
zatím nikdo Hodnocení článku : 2
zatím nikdo Hodnocení článku : 1
Jak citovat tento materiál
REICHL, Jaroslav. Proč plovou kovové zaoceánské lodě?. Metodický portál: Články [online]. 09. 08. 2010, [cit. 2017-11-18]. Dostupný z WWW: <https://clanky.rvp.cz/clanek/c/G/9293/PROC-PLOVOU-KOVOVE-ZAOCEANSKE-LODE.html>. ISSN 1802-4785.
Doporučte materiál
Licence Licence Creative Commons

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons.


Komentáře
1.Autor: Recenzent1Vloženo: 09. 08. 2010 09:43
Obsah článku pomůže učitelům v první řadě tím, že uvedené experimenty mohou dobře využít k motivaci žáků.
2.Autor: Recenzent2Vloženo: 09. 08. 2010 09:43
Trochu příliš jednoduché, stálo by za to doplnit o další problémové úlohy na téma Archimedův zákon.