Жидкости и газы · Расчёт и модель
Воздушный шар: расчёт подъёмной силы
Как объём оболочки влияет на допустимую массу груза?
8–10 классы · 3 встречи по 45 минут · ожидание между встречами указано в шагах
До начала работы
Не запускать шары на улице; не использовать горелки или водород; расчёт без наполнения оболочки.
Покажите план руководителю и согласуйте условия. Плотность, масса m=ρV, архимедова сила; вычитание массы газа и оболочки из массы вытесненного воздуха.
Подготовьте материалы
- бумага
- калькулятор
- данные модели: ρвозд=1,2 кг/м³, ρгелия=0,18 кг/м³
- масса оболочки 0,03 кг
Сначала предположение
Запишите, какой результат ожидаете и почему. Для конструкции задайте критерий успеха, для расчёта — допущения, для источников — проверяемое утверждение.
- Меняем или сравниваем
- объём модели: 0,05; 0,10; 0,15 м³
- Фиксируем
- предельная масса груза, кг
- Сохраняем / принимаем в модели
- плотности при одних условиях и масса оболочки
Маршрут исследования
- 1
Нарисуй действующие силы и укажи, что входит в общий вес.
- 2
Рассчитай массу вытесненного воздуха для каждого объёма.
- 3
Вычти массу гелия и оболочки; отрицательное значение означает, что оболочка не поднимется.
- 4
Построй график и найди минимальный объём для груза 0,05 кг.
- 5
Укажи, почему реальные плотности и масса оболочки изменяют ответ.
Что должно остаться после работы
- Исходная таблица с единицами или карточки свидетельств. Неудачные попытки и изменения условий тоже записаны.
- Ответ на вопрос с двумя конкретными свидетельствами, объяснением и ограничением.
- План следующей проверки: Повтори расчёт при увеличении массы оболочки вдвое и объясни ограничение модели.
- Личный итог каждого участника и короткая защита по исходному журналу.
Нужна помощь? Начните с двух вариантов и одной строки таблицы. Если результат не получается, проверьте условия с руководителем. Отсутствие ожидаемого эффекта можно обсуждать; выдумывать измерения нельзя.
Мой журнал проекта
Записи хранятся только в этом браузере и не отправляются руководителю. Для передачи скачайте файл. На общем компьютере после скачивания очистите записи. Можно вести тот же журнал на бумаге.
Загружаем записи…
Источники и инструменты
- Science Buddies: переменные и условия сравнения ↗
Опора для планирования исследования; конкретные задания курса написаны заново.
- Science Buddies: инженерный процесс ↗
Различаем проверку гипотезы и улучшение конструкции по критериям.
Предметное объяснение и ограничения — в руководстве учителю. Общие методические источники не являются проверкой каждого опыта. Руководитель предварительно пробует конкретную установку.