Экспериментальное исследование влияния солености жидкости на выталкивающую силу этой жидкости

1.

Гуманитарно-юридический лицей №86
Экспериментальное исследование влияния
солености жидкости на выталкивающую силу
этой жидкости
Учебно-исследовательская работа по
окружающему миру
Автор: Мыльникова София Алексеевна
Преподаватель: Шишкина Вера Викторовна
г. Ижевск
2021

2.

• Оглавление
• Введение________________________стр. 3
• Основная часть
________________________________стр. 5
• Заключение_____________________стр. 12

3.

Введение
Актуальность исследуемой проблемы:
Этим летом мы с семьей отдыхали на одном из самых соленых морей
на Земле – на Красном море. Помимо богатого подводного мира
потрясающей красоты, я обратила внимание на то, что в Красном море мне
намного проще удержаться на воде, чем в других морях, где я плавала до
этого. Я спросила у родителей с чем это связано, на что получила ответ: чем
более соленая вода, тем проще в ней плавать и существует закон Архимеда, в
котором плотность жидкости влияет на силу, с которой эта жидкость
выталкивает тело, погруженное в эту жидкость.
Соленость, плотность, сила выталкивания – как понять смысл этих слов?
Необходимо увидеть их на практике.
Я решила провести ряд экспериментов, которые наглядно объясняют,
что такое плотность и соленость воды, что такое сила Архимеда и как они
связаны между собой.
Цели и задачи исследования:
Объект: морская вода
Предмет: условия, при которых тело выталкивается или тонет в жидкости.
Цель: доказать влияние плотности воды на действие закона Архимеда.
Задачи:
Определить соленость воды разных морей.
Описать как соленость и плотность воды связаны друг с другом.
Выявить как соленость воды влияет на плавучесть тела.

4.

• Гипотеза исследования: Тем легче удержаться на воде, чем
больше соли в этой воде.
• Методы исследования:
• Сбор информации в интернете
• Измерение
• Эксперимент
• Сравнение
• План исследования:
• Изучить в чем заключается закон Архимеда.
• Изучить что такое плотность воды и как она связана с
соленостью.
• Изучить как рассчитать соленость воды.
• Измерить соленость воды различных водоемов.
• Провести эксперимент на плавучесть тела в воде разной
солености.
• Доказать или опровергнуть гипотезу.

5.

• Основная часть
• Закон Архимеда:
• Если обратиться к научным источникам, то там указано следующее
описание закона Архимеда:
• Закон открыт Архимедом в III веке до н. э. Выталкивающая сила также
называется архимедовой силой.
• Зако́н Архиме́да — на тело, погружённое в жидкость или газ,
действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости или
газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ.
• В соответствии с законом Архимеда для выталкивающей силы
выполняется формула:
• где:
• p (пи) - {\displaystyle \rho } - - плотность жидкости или газа, кг/м3
(килограмм на кубический метр);
• g (джи) - ускорение свободного падения, м/с2 (метры в секунду);
• V (вэ) - объём части тела, погружённой в жидкость или газ, м3
(кубический метр);
• FA (эф а) - сила Архимеда, Н (Ньютон).
• В своей работе я хочу более подробно рассмотреть переменную p (пи)
– плотность жидкости и как она влияет на вталкивающую силу.

6.

• Плотность воды:
• Согласно научным источникам плотность жидкости определяется как
отношение массы тела (М) к занимаемому этим телом объёму (V):
• Соответственно, чем больше масса жидкости одного и того же
объема, тем больше плотность этой жидкости.
• Благодаря тому, что соль растворяется в воде и увеличивает тем
самым массу воды, можно смело утверждать, что плотность соленой
воды больше, чем плотность пресной воды.
• Соленость воды:
• Существует особый термин - соленость, который оцифровывает
данную характеристику воды. Соленость это
содержание солей в воде. Выражается в «‰» (промилле).
• Интересно ознакомиться со списком самых соленых морей на
планете:
• Мёртвое море | Соленость 270‰
• Красное море | Соленость 42‰
• Средиземное море | Соленость 39,5‰
• Эгейское море | Соленость 38,5‰
• Ионическое море | Соленость 38‰

7.

• Солёность морской воды зависит от количества выпадающих
атмосферных осадков и испарения, а также от течений, притока
речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской
воды солёность повышается, при выпадении осадков — уменьшается.
Тёплые течения несут обычно более солёную воду, чем холодные. В
береговой полосе морские воды опресняются реками. При
замерзании морской воды солёность возрастает, при таянии льдов —
наоборот, понижается.
• На основе всех описанных выше данных я могу выдвинуть гипотезу
своего исследования: Тем легче удержаться на воде, чем больше
соли в этой воде.
• Для того, чтобы доказать или опровергнуть данную гипотезу,
требуется провести ряд экспериментов:
• Определить и сравнить соленость воды разных водоемов. Для своей
работы я выбрала четыре моря: Черное море, Средиземное море,
Каспийское море, Красное море.
• Проверить действие закона Архимеда в воде с различной соленостью,
тем самым доказать, что чем больше соли в воде, тем больше ее
плотность и тем больше сила Архимеда.

8.

• Измерение солености морской воды:
Для определения солености воды в домашних условиях мне
потребовались:
• - кухонные весы (для взвешивания образца воды и соли);
• - кастрюля (для образца воды);
• - газовая/ электрическая плита (для нагревания воды и ее
выпаривания).
• Как вы уже поняли, для точности измерений, каждый эксперимент
необходимо было провести в полностью идентичных условиях:
одинаковая масса воды для выпаривания; одна и та же кастрюля.
Различалось только одно – источник воды.
• Ход эксперимента: измерить вес пустой кастрюли. Затем в кастрюлю
налить одинаковое количество воды. Далее вода нагревалась,
закипала и начинала испаряться. Необходимо было выпарить всю
воду из кастрюли, чтобы в кастрюле осталась только соль. После чего
кастрюлю с солью взвесить на весах, которые показывают вес с
точностью до грамма. Далее из веса кастрюли с солью я вычитала вес
пустой кастрюли, и я получала вес соли в каждом образце воды. После
чего рассчитывала соленость каждого образца.

9.

10.

Водоем
Каспийское
море
Черное
море
Средиземно
е море
Красное
море
Вес кастрюли, гр.
Вес воды для выпаривания,
гр.
541
541
541
541
318
318
318
318
Вес кастрюли с солью, гр.
546
546
555
556
5
5
14
15
15,72
15,72
44,03
47,17
Вес соли, гр.
Соленость, промили
• Результаты моих измерений приблизительно
соответствуют данным из официальных
источников, что позволяет утверждать, что
сделанные мной расчеты верны.

11.

На фото видна разница в количестве соли выпаренной из одного и того же
объема морской воды из разных источников:

12.

Таким образом я доказала, что соленость воды в разных
водоемах не одинакова. Соответственно ощущения человека в воде
разной солености также могут отличаться. Осталось провести
эксперимент, который докажет, что соленость воды непосредственно
влияет на плотность воды и, следовательно, влияет на силу Архимеда.
Эксперимент на плавучесть тела в воде разной солености:
Для того, чтобы доказать, что чем больше соли в воде, тем вода
плотнее и тем легче телу удержаться на этой воде, я провела простой
эксперимент.
Для эксперимента мне потребовались:
- три одинаковых емкости (для разных образцов воды);
- одно яйцо (для анализа его плавучести в разных образцах);
- соль (для воссоздания уровня солености в разных источниках).
Ход эксперимента: в одинаковые емкости налить одинаковое
количество простой воды (1 литр). В первой емкости я оставила
образец пресной воды. Во второй емкости я сделала соленость
приблизительно как в Красном море (47‰), а в третьей емкости, как в
Мертвом море (300‰). Далее поочередно в каждую емкость я
опускала одно и то же яйцо. Результат представлен ниже на фото:

13.

Образец №1. Пресная вода. Яйцо
тонет.

14.

Образец №2. Соленость 47‰. Яйцо
тонет, но слегка приподнимается.

15.

Образец №3. Соленость 300‰. Яйцо
всплывает.

16.

• Объяснение: По закону Архимеда,
выталкивающая сила, действующая на
любое тело, погруженное в жидкость или
газ, зависит от плотности жидкости,
ускорения свободного падения и объема
погруженного тела. При добавлении соли в
воду, увеличивается плотность жидкости
(воды), сила Архимеда также
увеличивается, и яйцо всплывает.

17.

• Заключение
На основании проведенных мной
экспериментов и исследований я доказала, что:
• Соленость воды в различных источниках уникальна
и зависит от множества природных факторов.
• Соленость воды непосредственно влияет на
плотность воды.
• Чем больше соленость воды, тем больше плотность
воды.
• Чем больше соленость воды, тем с большей силой
вода выталкивает тело, погруженное в нее.
• Таким образом, я могу смело утверждать, что чем
больше соли в воде, тем легче удержаться на этой
воде.
• Таким образом гипотеза моя верна.