Jednoduchá pomůcka pro Archimedův zákon
Karel Lefner
Cílem pokusu je názorně a jednoduše ověřit platnost Archimedova zákona pro kapaliny.
Potřeby: Kelímek od jogurtu z průhledného plastu, vázací drát o průměru 1 mm, těleso zcela vyplňující kelímek (zhotoveno odlitím z betonu), siloměr s rozsahem do 5 N, gumička, širší nádoba s vodou a kádinka s obarvenou vodou.
Příprava: Prázdný kelímek upravíme tak, že nůžkami odstříhneme lem tvořící podstavu, aby při ponoření nevznikala dole vzduchová bublina. U horního okraje uděláme závěs z drátu (18 cm). Těleso vyplňující kelímek zhotovíme z betonové směsi smícháním 1 dílu cementu s 4 díly písku a rozmícháme s vodou. Směs upěchujeme do kelímku, vložíme drátěné oko a ponecháme 3 dny, až beton dobře ztuhne. Potom těleso vyjmeme a natřeme vodostálou barvou.
Provedení: Nejprve necháme žáky ověřit, že těleso spolu s kelímkem má objem nepatrně větší než samotné těleso, a tak můžeme zvětšení objemu zanedbat. Pak známým způsobem s použitím siloměru vyvodíme platnost Archimedova zákona. Určíme gravitační sílu působící na těleso s kelímkem nejprve na vzduchu a potom zcela ponořené v kapalině a z rozdílu sil vypočítáme velikost vztlakové síly. Těleso z kelímku vyjmeme, nahradíme obarvenou vodou a siloměrem určíme gravitační sílu působící na kapalné těleso. Kelímek má hmotnost zanedbatelnou vzhledem k hmotnosti kapaliny. Rovnost velikostí sil plynoucí z Archimedova zákona tento pokus bezpečně prokáže. V další fázi pokusu ověříme, že Archimedův zákon platí i pro těleso ponořené jen zčásti. Navléknutím gumičky na kelímek s tělesem si označíme čáru ponoru tělesa. Těleso ponoříme jen zčásti po úroveň gumičky, určíme opět vztlakovou sílu, těleso vyjmeme a do prázdného kelímku nalijeme obarvenou vodu jen po gumičku. Siloměrem určíme gravitační sílu působící na kapalné těleso. Tak dokážeme platnost zákona i v tomto případě.
Poznámka: Beton, ze kterého je zhotoveno těleso je vhodný pro svoji hustotu 1,5 ÷ 2, g/cm3. Změny prodloužení siloměru jsou velké.
