Sesuatu objek terapung dalam bendalir apabila ketumpatan puratanya kurang daripada ketumpatan bendalir itu. Apabila ia terapung pegun, daya julangan (upthrust) sama dengan berat. Ini dua model bagi situasi yang sama, dan jawapan yang baik menggunakan model yang diminta oleh soalan.
Pelajaran ini sebahagian daripada jisim, berat dan ketumpatan. Ia menggunakan kerja ketumpatan daripada mengira isi padu yang tidak diketahui dan idea daya seimbang daripada daya dan momentum.
Model manakah yang patut digunakan?
Perbandingan ketumpatan menjawab “adakah ia terapung atau tenggelam?” dengan cepat. Bandingkan ketumpatan purata objek dengan ketumpatan bendalir. Kurang tumpat terapung, lebih tumpat tenggelam, dan ketumpatan sama kekal di tempat ia diletakkan.
Keseimbangan daya menerangkan apa yang berlaku di permukaan. Dua daya bertindak pada objek terapung: berat ke bawah dan daya julangan ke atas. Apabila pegun, kedua-duanya sama. Daya julangan ialah daya daripada bendalir, sama dengan berat bendalir yang disesarkan oleh objek.
Langkah demi langkah
- Pilih model berdasarkan perkataan soalan.
- Untuk ketumpatan: kira ρ = m/V bagi objek dengan unit yang sepadan, kemudian bandingkan dengan bendalir.
- Untuk daya: namakan kedua-dua daya dan arahnya, kemudian nyatakan sama ada ia sama atau tidak sama.
- Nyatakan kesimpulan dalam ayat penuh yang merujuk kepada nombor.
Contoh berlangkah
Sebuah blok kayu berjisim 0.60 kg dan berisi padu 1000 cm³. Air mempunyai ketumpatan 1000 kg/m³. Ambil g = 10 N/kg. Terangkan sama ada blok itu terapung, dan cari berapa banyak di bawah air. (Data rekaan.)
Langkah 1, ketumpatan: V = 1000 cm³ = 0.001 m³. ρ = 0.60 ÷ 0.001 = 600 kg/m³.
Langkah 2, bandingkan: 600 kg/m³ kurang daripada 1000 kg/m³, jadi blok itu terapung.
Langkah 3, daya: berat = mg = 0.60 × 10 = 6.0 N. Apabila pegun, daya julangan = 6.0 N.
Langkah 4, air yang disesarkan: daya julangan sama dengan berat air yang disesarkan, jadi air yang disesarkan berberat 6.0 N dan berjisim 0.60 kg.
Langkah 5, isi padu di bawah air: V = 0.60 ÷ 1000 = 0.000 6 m³ = 600 cm³, iaitu 60% daripada blok.
Semakan: 600 kg/m³ ÷ 1000 kg/m³ = 0.6, sepadan dengan 60%. Laluan ketumpatan dan laluan daya bersetuju.
Kesilapan yang perlu diawasi
Jawapan yang salah: “Blok itu terapung kerana ia ringan.”
Keringanan semata-mata tidak menentukannya. Batu kerikil ringan tenggelam dan kapal berat terapung.
Pembetulannya ialah membandingkan ketumpatan dengan nombor: “Ketumpatan blok ialah 600 kg/m³, kurang daripada 1000 kg/m³ bagi air, jadi ia terapung.” Kesilapan kedua ialah mengatakan daya julangan lebih besar daripada berat bagi objek yang terapung. Apabila pegun, kedua-duanya sama.
Semak diri anda
1. Sebuah objek berjisim 0.30 kg dan berisi padu 400 cm³. Adakah ia terapung dalam air (1.0 g/cm³)?
Lihat jawapan
Ketumpatan = 300 g ÷ 400 cm³ = 0.75 g/cm³. Ini kurang daripada 1.0 g/cm³, jadi ia terapung.
2. Sebuah objek berjisim 2.0 kg mempunyai isi padu 500 cm³. Adakah ia terapung dalam air? Beri ketumpatannya.
Lihat jawapan
2000 g ÷ 500 cm³ = 4.0 g/cm³ (4000 kg/m³). Ini lebih besar daripada air, jadi ia tenggelam.
3. Sebuah bot terapung pegun dan berberat 8000 N. Apakah daya julangan padanya? Terangkan.
Lihat jawapan
8000 N. Bot itu pegun, jadi daya seimbang: daya julangan sama dengan berat.
Langkah seterusnya
Seterusnya, berlatih menilai sama ada ketumpatan yang anda kira munasabah dalam mengenal pasti jawapan ketumpatan bahan yang tidak munasabah. Tekanan dalam cecair, yang dibina atas idea ini, terdapat dalam tekanan dalam pepejal dan bendalir.
Penerangan keapungan yang baik menggabungkan nombor, perbandingan dan satu ayat. Guru boleh membantu anda membina tabiat itu melalui tuisyen Fizik dalam talian secara satu dengan satu.