Densitet och tryck

Två barn, Sebastian och Alexander, undersöker hur man kan få ett okokt hönsägg att flyta i vatten. Begreppet densitet förklaras grundligt och demonstreras genom en jämförelse av tre kuber av olika ämnen. Det förklaras att ett ämne har samma densitet (ρ) oavsett sin storlek samt att det beräknas genom att man dividerar massa (m) med volym (V): ρ=m/V och att enheten oftast beräknas i g/cm3. Barnen demonstrerar undanträngningsmetoden och visar hur man räknar ut densitet samt enhetsomvandla ml till cm3. Barnen blir tvungna att tänka lite utanför boxen för att hitta en lösning på problemet att få det sjunkande ägget att börja flyta. De kan inte påverka densiteten hos ägget, men provar istället att laborera med vattnets densitet genom att blanda i salt.

9 min

En dykare används för att demonstrera vattentryck hos föremål. Man skiljer på tryck i gaser och i vätskor. På ett tydligt sätt ges förståelse för att gaser komprimeras av vätsketryck. Gravitationstryck illustreras genom en stapel av vatten som trycker med kraften (F) på en yta (A) och ekvationen Tryck p = F/A. Förklaring och bakgrund till att Pascal är enheten för tryck ges, liksom hur man omvandlar till den äldre enheten bar.

7 min

Två barn, Sebastian och Alexander, undersöker principen hos vattentorn med hjälp av en hink med vatten som har en slang i botten. När de håller hinken lägre än slangens andra ände kommer inget vatten, men i takt med att hinken höjs ökar trycket i slangen. Barnen visar även ett kommunicerande kärl och förklaring ges till den hydrostatiska paradoxen och sedan förklaras hur Pascal räknat fram sin lag p=(F∙G)/A.

7 min

Två barn, Sebastian och Alexander, har hängt en vikt med en massa på 500 gram på en fjädervåg som då visar en kraft på 5 N. När de sänker ner vikten i vatten visar fjädervågen ca 0,6 N mindre. Detta för att vätskor utövar en lyftkraft på kroppar som svävar i dem. En motiverande förklaring ges till varför lyftkraften är densamma oavsett vilket djup man befinner sig på, samtidigt påtalas att densiteten påverkar lyftkraften, t.ex. sötvatten och saltvatten har olika lyftkraft. I flera exempel beskrivs att volymen hos en undanträngd vätska motsvarar volymen hos föremålet som sänkts ner, dvs Arkimedes princip.

8 min

En kropp sjunker i en vätska när dess tyngdkraft är större än dess lyftkraft. Är tyngdkraft och lyftkraft lika stora flyter kroppen, och om tyngdkraften är mindre än lyftkraften så stiger kroppen. Når kroppen vattenytan, minskar mängden undanträngt vatten och därmed lyftkraften på de delar som är kvar i vattnet. För att en kropp skall flyta behöver dess medeldensitet vara lägre än den omgivande vätskans. Man kan bygga en båt i metall och ha luftutrymmen i skrovet, om medeldensiteten av metallen och luften är lägre än vattnets så flyter båten. I programmet ges förutom exempel med båtar som flyter eller sjunker även exempel med luftballonger som svävar, stiger och sjunker. Även en vetenskaplig förklaring till varför båtar kan försvinna i Bermudatriangeln analyseras i programmet.

7 min

Ubåtar måste alltid kunna höjdanpassa sitt svävande tillstånd nere i vattnet. De använder vatten och tryckluft för att reglera dykhöjden. Eftersom det hydrostatiska trycket i vattnet ökar ju längre ner man kommer, är cirka 40 meters djup maxgränsen för vanliga dykare. För att komma längre ner i djupet använder man ubåtar. Ubåtar kan flyta på vattenytan. De kan sjunka ner i djupet, åka framåt under vatten och stiga upp till ytan igen. För att klara det måste ubåten kunna förändra sin massa. Då volymen är konstant ändrar man på ubåtens genomsnittsdensitet när man vill stiga eller sjunka, och detta visas genom tydliga animationer.

4 min