Fysikknøtt

[AnonymBruker]

Du har en bøtte med vann som står på en vekt. Så stikker du handa di ned i bøtta uten å være borti bunnen eller veggene av bøtta. 

Spørsmålet er: Vil vekta vise noen forskjell med/uten handa nedi?

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Hint: Arkimedes. Men ikke skilpadda, og det var for øvrig Akilles som løp om kapp med den.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Jeg føler på meg at svaret er nei. Men jeg vet ikke om det stemmer. Fordi vekten av deg hovedsaklig presser mot bakken? 

Anonymkode: 1b8ff...3a6

[Gjest Tamsi]

Hmmnei?  Det blir vel som å holde hånda i løse lufta over en vekt, siden hånda "henger fast" i deg og ikke blir i kontakt med vekta? Dette var vanskelig å forklare. Du holder selv vekta av egen arm, den får volumet i bøtta til å stige men mengde og vekt av vann er likevel det samme. 

Jeg er ingen fysiker, det virker bare fornuftig i mitt hode. 

[AnonymBruker]

Fint med litt diskusjon om dette!

Det er jo ikke nødvendigvis så intuitivt, men man kan jo f.eks prøve på kjøkkenvekta?

Både riktig svar og riktig begrunnelse er ønsket. 

Foreløpig ikke riktig. Hintet om Arkimedes har å gjøre med noe av det han er mest kjent for, loven med hans navn.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Da har jeg sjekket ut Arkimedesloven litt. Virker som vekten øker på grunn av kraften fra hånden på vannet. Stemmer det? 

Anonymkode: 1b8ff...3a6

[Tyv1]

2 timer siden, AnonymBruker skrev:

Du har en bøtte med vann som står på en vekt. Så stikker du handa di ned i bøtta uten å være borti bunnen eller veggene av bøtta. 

Spørsmålet er: Vil vekta vise noen forskjell med/uten handa nedi?

Anonymkode: 4d02c...886

Tenk deg at du erstatter hånden med en liten båt som ligger og flyter i bøtta. Hva tror du skjer med vekta da?

[AnonymBruker]

1 time siden, Tyv1 skrev:

Tenk deg at du erstatter hånden med en liten båt som ligger og flyter i bøtta. Hva tror du skjer med vekta da?

Jeg vet svaret på oppgaven. Vet du hva som vil skje med vekta? Altså konkret, for det er jo et klart svar på det.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Selv om du holder hånden oppe med musklene, er det jo litt oppdrift i vannet. Derfor vil jeg tro at tyngden øker.

Anonymkode: 449f4...c00

[Støvsugerør]

Vekten øker fordi hånden vår har mindre massetetthet enn vann. Vannet vil dermed jobbe med å presse hånden oppover. 

[AnonymBruker]

7 minutter siden, Støvsugerør skrev:

Vekten øker fordi hånden vår har mindre massetetthet enn vann. Vannet vil dermed jobbe med å presse hånden oppover. 

Du mener det har noe å si om det er en hånd, kontra f.eks bly eller isopor? Altså forutsatt at volumet av det som er under vannoverflaten er det samme.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

28 minutter siden, AnonymBruker skrev:

Selv om du holder hånden oppe med musklene, er det jo litt oppdrift i vannet. Derfor vil jeg tro at tyngden øker.

Anonymkode: 449f4...c00

Det stemmer.

Hvor mye øker den med?

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Vekten vil øke. Vannet virker med en kraft mot hånden. 

Anonymkode: a3f07...bad

[AnonymBruker]

1 minutt siden, AnonymBruker skrev:

Du mener det har noe å si om det er en hånd, kontra f.eks bly eller isopor? Altså forutsatt at volumet av det som er under vannoverflaten er det samme.

Anonymkode: 4d02c...886

Bly må man jobbe for å holde "oppe", mens isopor må man jobbe for å holde nede". Dermed blir det nok tyngre av isopor, men oppdriften virker også på bly, og jeg regner med at begge tingene gjør at vekten øker?

Anonymkode: 449f4...c00

[AnonymBruker]

På tide med fasiten.

Vektøkningen er lik tyngden av den fortrengte væskemengden.

For å skjønne at dette er tilfellet kan man se på det på et par forskjellige måter. En er kort og greit at hånden får en oppdrift (en kraft som virker oppover) som er lik tyngden av den fortrengte væskemengden: dette er Arkimedes lov. Dernest er kraft lik motkraft (jf. Newton), hvilket vil si at det til kraften som dytter hånden oppover finnes en tilsvarende motkraft som virker i motsatt retning og som virker på vannet og fra vannet på bøtten.

Om vi skulle gjordt dette litt mere formelt kan vi betrakte det som følger. For enkelhets skyld tenker oss bøtten sylindrisk for å slippe å måtte ta hensyn til krefter som virker på sidene av bøttet. Tyngden mot vekten skyldes da kun trykket på bunnen av bøtten. Dette trykket er proporsjonalt med væskehøyden (den er lik høyden ganger vannets massetetthet) og tyngden blir da trykket ganger arealet av bunnen (hvis bøtten ikke er sylindrisk vil det også krefter mot sidekantene virke inn), hvilket er lik vannets tetthet ganger høyden gang bunnflatearealet som i sin tur er lik volumet ganger vannets tyngde som i sin tur er lik tyngden av vannet pluss tyngden av den fortrengte væskemengden.

Hvis du prøver med noe litt større enn en hånd eller med noe litt mere fintfølende enn en baderomsvekt, vil du sikkert kunne måle dette. Hvis du f.eks. tar en bolle med vann på en kjøkkenvekt og så dytter ned ett litermål slik at du fortrenger nøyaktig en liter, så skal tyngden øke med en kilo. (Ja, ja, jeg vet det: kilo angir masse og tyngde er en kraft som burde måles i Newton, men hos meg i det minste viser kjøkkenvekten kilo  )

Og ellers ble det antydet av noen at vektøkningen henger sammen med tettheten av materialet man dytter nedi. Dvs. vil vektøkningen være større hvis du dytter nedi en kube isopor (oppdriften er større), enn hvis du dytter nedi en blykube av samme størrelse (mindre oppdrift)?

Svaret er nei, oppdriften er den samme, oppdriften er lik volumet av objektet som dyttes nedi. Og siden man dytter nedi vann i dette tilfellet vil altså hver ml fortrengte væskemengde utgjøre ett gram, samme hva man bruker.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Vekten vil altså vise en vektøkning som tilsvarer massen av vannets volumøkning som kan leses av på innsiden av karet?

Anonymkode: 3b244...931

[AnonymBruker]

5 timer siden, AnonymBruker skrev:

Vekten vil altså vise en vektøkning som tilsvarer massen av vannets volumøkning som kan leses av på innsiden av karet?

Anonymkode: 3b244...931

Det stemmer.

Anonymkode: 4d02c...886

[AnonymBruker]

Dårlig formulert HI. Det fremkom ikke om bøtten var full, slik at den fortrengte vammengden rant ut eller ble i bøtta. Forskjellen er stor.

Anonymkode: 7fb20...512

[Fysikeren]

1 time siden, AnonymBruker skrev:

Dårlig formulert HI. Det fremkom ikke om bøtten var full, slik at den fortrengte vammengden rant ut eller ble i bøtta. Forskjellen er stor.

Anonymkode: 7fb20...512

Jeg synes ikke dette var et dårlig formulert HI. Hadde bøtta rent over ville det vært naturlig å opplyse om denne spektakulære, relevante hendelsen.

Dette er ei klassisk fysikknøtt som alle med en viss forståelse for faget bør være i stand til å tolke på riktig måte.

[AnonymBruker]

2 timer siden, AnonymBruker skrev:

Dårlig formulert HI. Det fremkom ikke om bøtten var full, slik at den fortrengte vammengden rant ut eller ble i bøtta. Forskjellen er stor.

Anonymkode: 7fb20...512

Om bøtten hadde vært 100 % full, så hadde det selvsagt blitt opplyst om dette. I praksis er det helt uvanlig å fylle en bøtte så full at vann renner over om man tar en hånd oppi. 

Så kan man selvsagt stille et bonusspørsmål, som bør være enkelt å svare på: hva ville skjedd om bøtten var helt full?

Anonymkode: 4d02c...886