Wiązka zadań
Ciśnienie hydrostatyczne
Zadanie
Adam wykonał doświadczenie. Wlał wodę do naczynia. Położył na powierzchni cienki krążek, docisnął go rurką i wcisnął pod wodę na pewną głębokość (rys.1). Następnie wlewał powoli olej do rurki. Po pewnym czasie poziom oleju był wyższy niż wody, a mimo to krążek nie oderwał się od rurki (rys. 2).
Uzupełnij poniższe zdanie wybierając prawidłowe odpowiedzi.
Gdy teraz Adam bardzo powoli będzie wynurzać rurkę z olejem z naczynia,
(1) siła wywierana przez olej na krążek
`square` A. będzie rosła,
`square` B. będzie malała,
`square` C. nie zmieni się,
(2) a siła wywierana przez wodę na krążek
` square` A. będzie rosła,
`square` B. będzie malała,
`square` C. nie zmieni się,
(3) wskutek czego olej
`square` A. w pewnym momencie wyleje się z rurki.
`square` B. nie wyleje się z rurki, aż do chwili, gdy wyciągniemy ją nad powierzchnię wody.
Poprawna odpowiedź
1. C., 2 B., 3. A.
Wymaganie ogólne
1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
Wymaganie szczegółowe
3.6. Właściwości materii. Uczeń posługuje się pojęciem ciśnienia (w tym ciśnienia hydrostatycznego i atmosferycznego)
Komentarz
Zadanie dotyczy istoty sił parcia cieczy na ściany i dno naczynia. Zagadnienie nie jest intuicyjne, wymaga też wnikliwej analizy sytuacji.
Krążek, którym zamknięte jest dno rurki, nie opada, gdyż siła, z jaką naciska nań od dołu woda jest większa niż siła, z jaką od góry naciska olej (wyższy poziom oleju wynika z jego mniejszej gęstości w porównaniu z wodą).
Wyciąganie rurki w górę
- nie wpłynie na siłę, z jaką na krążek naciska olej, gdyż jest ona w tej sytuacji dokładnie równa ciężarowi oleju, a ten nie będzie się zmieniał;
- spowoduje zmniejszanie siły, z jaką woda działa na krążek, gdyż ciśnienie wody bliżej jej powierzchni jest mniejsze niż głębiej, tym samym parcie wody na krążek będzie malało w miarę jego przemieszczania się w górę;
- skończy się odpadnięciem krążka i wylaniem oleju, gdy tylko parcie wody od dołu stanie się mniejsze od ciężaru oleju naciskającego od góry.
Powyższa analiza, choć nie wykracza poza podstawę programową gimnazjum, jest bardzo trudna dla większości uczniów. Aby wspomóc proces zrozumienia zasad hydrostatyki, należy koniecznie wiązać takie zadania z praktycznymi demonstracjami. Zadanie nie nadaje się oczywiście na pracę klasową. Może jednak stanowić dobry miernik poziomu zrozumienia podstaw hydrostatyki przez uczniów. Kolejne etapy jego rozwiązania sprawdzają kolejne etapy rozumowania – począwszy od najprostszego w części pierwszej do najtrudniejszego w ostatniej.
Warto przy tym zwrócić uwagę czy uczniowie rozumieją, że ciśnienie cieczy zależy od tego jak wysoko nad punktem pomiaru jest swobodne lustro cieczy, a nie jak głęboko znajduje się dno naczynia! O ile bowiem fakt powiązania ciśnienia, wywieranego w tym przykładzie przez olej, z wysokością słupka oleju w rurce jest intuicyjnie zrozumiały, to zależność ciśnienia, wywieranego przez wodę na krążek, od głębokości jego zanurzenia jest dla wielu uczniów niejasna, a nawet zaskakująca.
Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
