Эксперимент: Наблюдение за процессом падения шарика с водой
Изучая законы физики, мы часто наблюдаем явления, которые на первый взгляд могут показаться необычными. Одним из таких явлений является падение шарика, наполненного водой. На первый взгляд может показаться, что падение шарика с водой будет происходить так же, как и падение обычного шарика. Однако, на самом деле все не так просто.
Суть заключается в том, что шарик с водой имеет большую массу по сравнению с обычным шариком. Это связано с тем, что вода, находящаяся внутри шарика, имеет свою массу. При этом объем шарика и его форма остаются неизменными. То есть, если мы возьмем два шарика одинакового объема и формы, но один из них будет наполнен водой, то его масса будет больше.
Как известно, вес тела зависит от массы и гравитации. Чем больше масса тела, тем больше оно весит. В случае с шариком с водой, его вес будет больше, чем у обычного шарика. При падении шарика с водой на веса, мы увидим, что весы отклоняются в сторону шарика.
Падение шарика с водой
Когда шарик падает в воду, туда передается его энергия движения. На поверхности воды образуются всплески, и шарик с водой начинает погружаться под воду. Шарик с водой легче, чем он был без воды, потому что вода вытесняет из шарика часть воздуха. В результате этого шарик массой одинаковой с падающим в него шариком без воды становится легче.
Теперь, если мы сравним две стаканы — один наполненный водой, а другой без воды и пустой — мы увидим, что стакан с водой весит больше. Это происходит потому, что вода воспринимает давление внешней среды и вытесняет из сосуда часть воздуха. В следствие этого, стакан с водой весит больше в сравнении со стаканом без воды.
Когда шарик падает под воду, внешние силы влияют на систему шарика и воды. Эти силы вызывают изменения в равновесии системы. На стороне шарика, где находится вода, действующая сила, созданная весом воды, становится больше давления воды на стороне шарика. Это означает, что сила, действующая на воду, обусловленная давлением, больше силы, которая давит на шарик. Поэтому шарик плавает вслед за движением воды.
Простота конструкции этой системы заключается в том, что все сосуды с одинаковой формой и составом материала, будь то железо, просто чаша или мастерок, по-разному воспринимают давление воды. С другой стороны, кгтеперь никак не может измениться или вариант с весами весить воду и вдоль возможностей: водяных бутылочек или ванна на Ваших весы,брошен на большом высоте, вот только действующая теперь давит водой, но вода придется весить большесоответственно, стакан с водой станет тяжелее емкости без воды. Вероятность изменения равновесия системы крайне мала и относится к моментам, когда в мышцы или силовые воздействия на тросе (другие внешние силы)придется параллельно (т.е., относится к моментам, когда не будет давить ни слева, ни справа)встанет серьезными массу входит в систему давлений, то он уже измениться никак не сможет) .
masterok
Изначально система находится в равновесии, так как шарик еще не коснулся воды. У шарика и воды вес одинаков, поэтому на весах, поставленных в ванне и сосуде с водой, будет показан одинаковый результат.
Однако, когда шарик попадает в воду, происходит увеличение объема воды в сосуде. Вода, находящаяся под нажимом шарика, вытесняет шарик по простому закону Архимеда, потому что объем воды, занятый шариком, должен быть заменен таким же объемом воды.
Давление, созданное водой в сосуде на шарик, дает знать шарику, что он не плавает, а находится внутри воды. В тоже время этот аргумент противоречит тому, что весы показывают одинаковый вес в обоих сосудах.
Используя компенсацию диаметра шарика в сосуде, весь водный объем в сосуде будет просто равен диаметру шарика. На находящейся слева стороне воды наблюдаем увеличение давления, поэтому вода вытекает и шарик воспринимает силу качания. Вода при этом перевешивает шарики и выравнивает систему, тем самым показывая, что шарик легче железа.
| Сосуд | Вес (кг) | Объем (л) |
|---|---|---|
| Ванна с водой | 10 | 100 |
| Сосуд с шариком | 5 | 50 |
Когда шарик погружается в воду, система компенсирует его объем. Шарик весит меньше железа, соответственно находящейся слева от него части воды, но в то же время он вытесняет себе подобное количество воды. Итак, система находится в равновесии за счет усиления давления слева, взамен перемещения шарика.
Мастерокжжрф
При падении маленького шарика с водой, происходит особая игра действующих сил воды и силы тяжести. Чаша ванны налево перевешивается давлением столбика воды, диаметр которого равен диаметру шарика. Вода в ванне дает шарику плавающую опору, и он просто позависимости от своей массы и объема может полностью погружаться или частично парить. Вода в чаше вытесняет воздух налево и остается весь весить, но налито меньше, чем в ванне. Соответственно шарик плавает частично, но не полностью в ванне. Система сил в данном случае уравновешена и шарик остается на своем месте, пока он не получит толчок вправо или влево. Толкать шарик никак нельзя, если вода будет налита до верхнего края вместимости шарика. Следовательно, шарик может быть удержан силой левой руки, если вода в ванне налита до верхнего края, тогда при падении на нить он будет выталкивать стальной шарик из воды без возможности плавания.
Хочу все знать
Сначала шарик плавает на поверхности воды в мастерокжжрф, но когда его бросают в воздух, сила, действующая сверху, перевешивает его вес и шарик начинает опускаться. Тем временем, вода внутри шарика воспринимает эту силу и постепенно вытесняется из шарика. Таким образом, шарик с водой толкается вниз с большей энергией и ускорением, чем просто падающий шарик без воды.
Если бы никакой сила не воздействовала на шарик и вода внутри него, они оставались бы вместе, и ничего не происходило бы. Но в данном случае сила гравитации дает импульс шарику, который передается на воду и вызывает ее движение в сторону, в пространство между чашей и шариком.
Потому что сила тяжести действует на воду, вода в вакуумной системе компенсирует изменения объема и веса шарика. Если мы бросим шарик в воду в стеклянной емкости, то его вес будет выдавлен статоры и шарик начнет подниматься. Компенсация это только обратит внимание на шарик, всегда равного веса.
Есть также другие факторы, которые влияют на падение шарика с водой. Например, если шарик бросается с большим расстоянием, чем в стаканах или чашах, то система становится более жесткой и вода будет выталкивать шарик с большей энергией. Поэтому шарики, брошенные в ванну, будут скорее всего опускаться быстрее, чем в стакане или чаше.
Если масса шарика увеличивается, то шарик становится тяжелее, и сила, с которой он толкается вниз, увеличивается. Вода, находящаяся в шарике, также становится тяжелее, и ей труднее вытесниться в пространство между шариком и стеклянной емкостью. Поэтому шарик с более тяжелой водой будет двигаться вниз медленнее, чем шарик с более легкой водой.
Этот эксперимент с падающим шариком и водой демонстрирует простоту и важность физических законов. Изменения в объеме и массе в воде в шарике компенсируются изменениями в весовой системе. Таким образом, падение шарика с водой показывает, как энергия и вес взаимодействуют в системе.
Видео:
Воздушные шарики наполненные водой + замедленная съемка.
Воздушные шарики наполненные водой + замедленная съемка. by Dar Tanian 19,356 views 4 years ago 1 minute, 42 seconds