Архимед күші
Атамекен ауылы Сейтбаева Мира Қанатовна
М.Өтемісұлы атындағы негізгі мектебінің физика пәнінің мұғалімі
Сабақтың тақырыбы : Архимед күші
Сабақтың мақсаты:
білімділік: оқушыларға Архимед күшінің бар екендігін тәжірибе жүзінде
дәлелдеп , оның табиғаттағы пайдасы туралы түсінік беру .
дамытушылық: Архимед күшінің қандай шамаларға тәуелді
екендігін формула жүзінде жазып ,формуласын практикада қолдана
білуді үйрету ,сабақты өмірмен байланыстыра отырып ,
шығармшылыққа баулу
тәрбиелік: оқушыларды екбектенуге ,табандылыққа тәрбиелеу
Сабақтың түрі: аралас
Сабақтың әдісі: жаңа сабақты меңгерту
Пәнаралық байланыс: математика ,әдебиет ,тарих
Сабақтың көрнекілігі: Архимед шелегі ,цилиндр , динамометр , штатив , суы бар ыдыс ,
электрондық тақта
Сабақ барысы:
- Ұйымдастыру
Оқушылардың сабаққа қатысымын , даярлығын тексеру
II.Үй тапсырмасын тексеру
Физикалық сергіту ( разминка)
- Біз білетін күштердің түрлері және олардың бағыттары.
- Паскаль заңы қалай тұжырымдалады
- Манометрлердің жұмыс істеу принципі қандай заңға негізделген
- Серінділік күші қалай бағытталады
III.Негізгі бөлім.
Жаңа білім беру сабағы
Егер тығынды суға батырып тұрып,оны қолымыздан шығарып жіберсек , ол қалқып су бетіне шығады.Ал үлкен ағаш бөрененің суда жүзіп жүретіні , ал металл кесегі батып кететіні белгілі.Адам суға шамалы малти білсе ,суда оның жүзуіне ықпал етеді.
Сонда , сұйық тарапынан әрекет ететін бұл күш қайдан пайда болды?
Біз ыдысқа құйылған сұйық ыдыс қабырғаларына және ыдыс түбіне қысым түсіретінін білеміз,ал сұйықтың ішіне қатты дене салып қойсақ оған да қысым түсірелетінін білеміз. Ішіне батырылған денеге сұйық тарапынан әсер ететін қысым күштерін қарастырайық. Түсініктірек болу үшін параллелепипед формалы дене алайық, оның табаны мен бүйір беті сұйықтың еркін бетіне параллель болсын.Бүйір беттеріне түсіретін күштері өзара тең және бірін – бірі теңгеріп тұр.Ал дененің үстіңгі және астыңғы беттеріне әсер ететін күштер тең емес . Дененің үстіңгі бетін биіктігі h1 сұйық бағаны жоғарыдан төмен қарай F1 күшімен қысады.Сұйықтың астыңғы бетіне биіктігі h2 бағаны төменнен жоғары қарай F2 күшпен әсер етеді.Мұнда , h1 > h2 биіктігінен артық , сондықтан F2 күштің модулі F1 күштің модульінен көп.
Сондықтан F2 – F1=Fығыс күшімен кері итеріледі.
Бұл ығыстырушы күшті біз теория жүзінде қорыттық, ал осыны тәжірибе жүзінде көрейік.Ол үшін серіппеге кішкентай шелек және цилиндр тәрізді дене ілейік.Серіппенің қанша созылғанын яғни,ауадағы салмағын белгілеп аламыз.Денені сәл көтеріп тұрып,оның астынан шүмегіне дейін сұйық құйылған ыдыс қоямыз да денені түгел батырамыз.Сонда көлемі дененің көлеміне тең ,бірақ сұйық шүмекті ыдыстан ағып ,қасындағы стаканға құйылады.Серіппенің көрсеткіші жоғары көтеріліп , қысқарады,яғни сұйықтағы дененің салмағы кемігенін көреміз.
Егер дене ығыстырып шығарған сұйықты кішкентай шелекке құйсақ онда
серіппенің көрсеткіші бұрынғы орнына қайтып келеді. Осы тәжірибеге сүйеніп, сұйық
толық батырылған денені кері итеруші күш көлемі сол дененіңкөлеміндей сұйықтың
салмағына тең деген қортындыға келеміз.Егер осы тәжірибені газга батырып жасаған
болсақ, онда да осы жағдайды байқаған болар едік.
Тұңғыш рет осы күштің бар екенін көрсеткен және оның мәнін анықтаған ертедегі грек ғалымы Архимед. Архимедтің құрметіне бұл күш Архимед күші деп аталады. FA деп белгілейміз.
| FA = pc g Vд |
Мұндағы , Vд — дененің көлемі
pc – сұйықтың тығыздығы
g — тұрақты шама
FA — тәуелді сұйықтың тығыздығына және көлеміне
FA — тәуелді емес сұйыққа батырылған дененің тығыздығына
Салмақпен байланыстырып мынадай өрнек жазамыз : P1 = P – FA немесе P1 = mg-gmс
Мұндағы , P1 – сұйық ішіндегі қысым
P — вакуумдағы қысым
mс – ығыстырған сұйықтың массасы
Қорытынды:
Сонымен , балалар, сендер өткен ауырлық күшіне Архимед күші қарсы бағытталады. Архимед күші тек қана сұйықтар үшін емес, газдарға да пайдаланылады. Ауада тұрған денеге өзі ығыстырып шығарған ауаның салмағындай күш төменнен жоғары бағыттала әсер етеді. Олай болса, дененің ауадағы салмағы ауасыз бос кеңістіктегі салмағынан кем.Оның көлемі көп болса, салмақтың кемуі де соншалық артады.
Бекіту: 1 Архимед күші қалай бағытталады?
2 Архимед заңы қалай тұжырымдалады
3 Қандай шамаларға тәуелді?
Оқушылардың шығармашылық қабілетін арттыру барысында үйге Архимедтің өмір деректері туралы жинақтар жазып келу алдын –ала тапсырылған болатын.Қысқаша бір оқушы Архимед өмірі туралы мағұлмат береді.
Архимед — ежелгі Грецияның ұлы ғалымы математигі,механигі.Сицилия аралындағы Сиракуз қаласында туып өмір сүрген.Архимед өзі өмір сүрген заманында атақты математиктер Конон мен Эратосфеннен дәріс алған. Сонымен бірге, аспан денелерінің моделін жасап шығарған.Архимедтің көптеген математикалық еңбектерінің ішінде қисық сызықтың ұзындығын ,әр түрлі фигуралар мен денелердің көлемін және беттің ауданын есептеуде ерекше орын алған ,ол рычаг заңын, суда өлшеу арқылы қорытпалардың құрамын анықтау тәсілін тағайындаған.
Ертедегі аңызға қарағанда Сиракуз патшасы Герон таза алтыннан тәж кимекші болып, атақты зергерге көп ақы төлеп ,қажетті алтынды өз қолымен өлшеп береді. Зергер көп кешікпей патшаға тәжді табыс еткенде, ол патшаға аса қатты ұнайды және тәждің салмағы берілген алтынның салмағындай болып шығады.Әйтсе де зергердің біраз алтынды өзіне қымқырып қалып, оның орнына күміс қосқаны туралы сыбыс патшаға жетеді.Өзінің алданғанына ыза болған патша зергердің айласын әшкерелеп берудің амалын таба алмайды да,Архимедті шақырып алып, оған істің мәнін баяндайды.Тәжді тексеріп беруді бұйырады.Архимедті бұл мәселе қатты ойландырады.
Нәтижесінде: ернеуіне дейін су құйылған ыдыстың ішіне күміс кесегін салып,ығыстырылып шыққан судың мөлшерін анықтайды.Содан соң , күміс кесегін алып тастап , орталанған ыдысқа қайтадан толтыра су құйып, алтын кесегін батырып , ығысып шыққан судың мөлшерін тағы да өлшеп алған.Бұл тәжірибеден, ол күмістің көлемі алтыннан қанша есе артық болса , оның ығыстырып шығарған суының көлемі де сонша есе көп екенін көрген.Демек ,тәж таза алтын болмағаны, оған жеңіл зат қосылған.Сөйтіп , Архимед зергердің қылмысын ашқан.
Герон патшаның алтын тәжісінің ауадағы салмағы 20Н.Судағы салмағы 18,75Н.Алтынның тығыздығы 20000 кг/м, күмістікі 10000кг/м деп алып ,тәждің құрамында алтын мен күмістің қанша болғанын анықтайық.
Берілгені: Шығару жолы:
Pа = 20 Н FA = Pа— Pсу FA 1,25
Pк = 18,75 Н FA = pc g Vд ; Vд = = = =0,000125 м3
pа = 20000 кг/м3 gpсу 10*1000
pк = 10000 кг/м3
mа – ?
mк — ? mа = pаV =20000 * 0,000125 =2,5 кг
mк = pкV =10000*0,000125 =1,25 кг
Класта орындалатын тапсырмалар:
Оқулық бойынша:
29- жаттығу
- Бер: ХБЖ: шығару жолы:
V=100 см3 10-4 м3 FA = pc g Vд = 1000* 10*10-4 = 1Н
Pсу = 1000 кг/м3
Жауабы: FA = 1Н
FA =?
3 Бер: ХБЖ: шығару жолы: m
m = 500 г 0,5 кг FA = pкеросин g Vд = pкеросин * g =
pкеросин = 820 кг/м3 pтемір
pтемір = 7900 кг/ м3 0,5
FA =? = 820*10 = 0,5 Н
7900
Жауабы: FA = 0,5Н
Сапалық есептер:
1 Неге өзен суына қарағанда ,теңіз суына жүзген жеңілірек?
Жауабы: теңіз суы тұзды , тұзы неғұрлымкөп болған сайын тығызырақ келеді.Архимед күші
көбірек болады.
2 Сүңгуір үйрек су бетінде қамыстың сабағынан ұя жасайды.Ұя су бетінде жел қалай соқса ,солай
қарай жүзеді.Құстың ұясын су бетінде қандай күш ұстап тұрады.Ұяның пішіні мен көлемі туралы
не айтуға болады?
Жауабы: судың бетінде ұяға Архимед күші әсер етеді .Ұя пішіні ұяның салмағымен оған әсер
ететін ығыстырушы күштен бірнеше есе аз болуы керек .
- Сүңгуір үйрек суда жақсы сүңгиді.Судың тарапынан әсер ететін ығыстырушы күшті ол қалай
азайтады?
Жауабы: Сүңгуір үйрек өзінің көлемін азайтуға тырысады , яғни қанаттарын денесіне қысып
алады.
4.Арқаңмен жүзгенде суда өзіңді жеңіл ұстайсың. Неге?
Жауабы: Арқаңмен жүзген жеңіл , өйткені арқаның көп бөлігі суға батады да кері итеруші күшті
көбейтеді.
- IV. Бағалау: Сабаққа жақсы қатынасқан оқушыларды « Мақтау қағазы» — «5» деген баға , «Алғысхат» – «4» деген баға арқылы бағалаймын
- V.Үйге: § 55 , 29 – жаттығу (4)