浮沉子

浮沉子

目的

演示物體所受浮力(buoyancy force)與其排開液體體積的關係。


實驗

透明筒內注滿水,將試管倒放入水中,試管內留有些許空氣,使其浮在透明筒中。觀察增加水壓(water pressure)時試管產生的什麼改變。


 

原理思考

施壓後,為什麼試管所受的浮力會變小而下沉?

物體所受到的浮力等於其排開液重,當水壓增加時,進入試管內的水量增加(同時觀察:試管內的空氣因壓縮而體積變小),此時試管變得較重,原排開液重無法提供試管足夠的浮力,於是試管就會往下沉。

 

討論

1.若將水換成其它液體是否仍有此現象?
2.若將試管中的空氣換成保麗龍球,則本實驗情況為何?

1.只要上述浮力與重量間變化的情形出現,則仍會有此現象。

2.若水壓沒有大到能使保麗龍球形變,則排開液重仍不變,故試管會維持在原位置。

 

關於實驗

此實驗可逆向操作:減少水壓,排開液重增加,使原本沉在底部的試管上浮。


參考資料

“Fundamentals of Physics", 7th ed., John Wiley & Sons, 2005, New York. Ch14. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker

 

製作

v.1 曾助理


指導老師

朱慶琪


 撰稿 

黃時霖