GEOMATECH tananyagok

KERESÉS

Felhasználói leírás

A szimuláció segítségével megvizsgálhatod és értelmezheted a híres Cartesius-búvár működését.

Feladatok

1. FELADAT
   Figyeld meg a bejelentkező képernyőt! Mit látsz a képen?
   
   VÁLASZ:

   Egy zárt, vízzel teli palackban egy vizet tartalmazó, felfordított kémcső (búvár) úszik. (A kémcső nyitott vége van alul, zárt vége éppen a palackban lévő vízfelszín fölé emelkedik.)
2. FELADAT
   Figyeld meg a búvár viselkedését!
   1. Állítsd a kezdeti értéknél nagyobbra a legelső csúszkát! Mit tudsz változtatni a segítségével?
   2. Mi történik, ha megnyomod a palack oldalát?
   3. Mit tapasztalsz, ha megnöveled a nyomóerőt?
   4. Mi történik, ha alámerülő búvárnál csökkented a nyomóerőt?
   5. Változik-e a búvárban lévő vízszint a palack oldalát megnyomva?
      
      VÁLASZ:

      1. A csúszkával a palack hengeres oldalára ható nyomóerőt (F) tudjuk változtatni.
      2. Kis nyomóerőnél nem történik semmi, nagyobb nyomóerőnél a búvár elindul lefelé, süllyedni kezd.
      3. Növelve a nyomóerőt a búvár egyre gyorsabban merül alá.
      4. A nyomóerőt csökkentve a búvár alámerülése lelassul, majd még kisebb nyomóerőnél a kémcső egy pillanatra megáll, és felfelé indul, végül a felszínt elérve úszni kezd.
      5. Igen, a nyomás növelésével együtt növekszik a búvárban a vízszint. Elengedve a palack oldalát a vízszint visszaáll a kiinduló állapotba.

3. FELADAT
   Értelmezd a tapasztaltakat a kérdések segítségével!
   1. Miért növekedik a búvárbeli vízszint a palack oldalát megnyomva?
   2. A vezérlőpanel jobb alsó sarkában láthatod a búvár átlagos sűrűségét (). Hogyan és miért változik az értéke a nyomóerőt változtatva?
   3. Mikor láthatjuk pirossal a búvár átlagos sűrűségét?
   4. Mitől függ a búvár viselkedése a palackban, azaz mikor merül el, illetve mikor úszik?
      VÁLASZ:

      1. A palack oldalfalát benyomva a folyadék belső nyomását megnöveljük. A Pascal-törvény kimondja, hogy a folyadékokban a nyomás csökkenés nélkül minden irányban továbbterjed, így a búvárba víz nyomul be.
      2. Nyomóerő esetén a vízszint emelkedése miatt a búvárban lévő levegő térfogata csökken, így a levegőből, vízből, és a kémcsőből álló búvár átlagos sűrűsége növekszik. Az oldalfal nyomását csökkentve a búvár átlagsűrűsége lecsökken, mivel a víz egy része kiáramlik a kémcsőből.
      3. A búvár átlagos sűrűsége pirossal jelenik meg, ha értéke a víz sűrűségénél (1 g/cm3) nagyobb.
      4. Ha a búvár átlagos sűrűsége nagyobb a víz sűrűségénél, a búvár lemerül a palackban, ha kisebb, akkor felemelkedik és a vízfelszínt elérve úszik.

4. FELADAT
   A nyomóerő melletti csúszka segítségével állíthatod a búvárban kezdetben lévő levegő térfogatát (Vb0). Változtasd értékét és figyeld meg a búvár viselkedését!
   
   VÁLASZ:

   A levegő kezdeti térfogatát csökkentve a búvár átlagos sűrűsége nő, tehát lefelé kezd el mozogni. Amennyiben növeljük a levegő kezdeti térfogatát, a búvár átlagos sűrűsége csökken, tehát emelkedni kezd.
5. FELADAT
   Az gombbal állítsd vissza a kiinduló helyzetet!
   1. A nyomóerő alatti csúszka (h) segítségével indítsd a víz alól a búvárt (állítsd 0 cm-nél nagyobbra, de a maximálisnál kisebbre a h értékét), majd figyeld meg, mi történik!
   2. Vidd a búvárt a palack legaljára (azaz állítsd a csúszka értékét a maximálisra)! Mi történik?
      
      VÁLASZ:

      1. A búvár átlagos sűrűsége kisebb a víz sűrűségénél, így felemelkedik és a kiinduló állapotot elérve úszni kezd.
      2. A búvár a palack alján ragad a víz hidrosztatikai nyomása miatt.

Lehetséges házi feladat

Készíts otthon jól működő Cartesius-búvárt ásványvizes palackból és cseppentőből!

Szemcseppentős Cartesius-búvár készítése

Kapcsolódó érdekességek
A Cartesius-búvár feltalálását Renatus Cartesius-nak tulajdonítják, aki nem más, mint René Descartes latinosított néven.
1596-tól 1650-ig élt, neves francia filozófus, természetkutató és matematikus volt.
Fizikai munkásságát elsősorban az optika és a mechanika terén fejtette ki. Descartes nevéhez fűződik a fénytörés elmélete (Snellius-Descartes-féle törvény), gyakorlati útmutatást adott a lencsék célszerű csiszolására.
Matematikai munkássága is igen jelentős. Különösen fiatal éveiben szeretett matematikával foglalkozni. Megalapította a koordináta geometriát, és tovább fejlesztette az algebrai egyenletek elméletét.
Descartes a racionalizmust hirdette. Minden lehetséges dologban kételkedett, még magában a világban is. Arra a következtetésre jutott, hogy csak egy dolog van, amiben nem kételkedhet, hogy az a dolog, ami kételkedik, tehát gondolkozik, az létezik. 23 éves korában fogalmazta meg egyik leggyakrabban idézett mondását: Cogito ergo sum. (Gondolkodom, tehát vagyok.)

Továbbhaladási lehetőségek

A Cartesius-búvár 2. tananyagegységben részletesen megvizsgáljuk a búvár merülésének feltételeit, követve a búvárra ható erőket is.