Razumijevanje uzgona kroz eksperiment s lopticama
U nedavnom razgovoru na Redditu, korisnik Veiy postavio je zanimljivu zagonetku koja uključuje uzgon, loptice za ping pong i čelik, uz nekoliko konopa, vode i vaga. Upitali su se: “Kako će se vaga pomaknuti? S lijeve strane imamo čeličnu lopticu, a s desne lopticu za ping pong.” Ova dilema potaknula je rasprave o uzgonu i njegovom utjecaju na težinu objekata u vodi.
Što je uzgon?
Prije nego što krenemo prema rješenju, važno je razumjeti što uzgon zapravo jest. Uzgon je sila koja djeluje prema gore u tekućini (bilo kojoj tekućoj tvari, uključujući zrak) na sve tijela koja se u njoj nalaze. Ova sila proizlazi iz razlike u tlaku unutar tekućine; tlak na dnu objekta u tekućini je veći od onog na vrhu, što uzrokuje njeno podizanje.
Arhimedov zakon objašnjava da tijelo koje je uronjeno ili djelomično uronjeno u tekućini doživljava uzgon jednaku težini te tekućine koju pomiče. Ako je uzgon tekućine veći od sile težine objekta postavljenog unutar nje, taj će objekt ploviti. Međutim, objekti koji su gušći od vode će tonuti sve dok se sile ne izjednače.
Eksperiment s lopticama
U našem slučaju, obje loptice (čelična i ping pong) su iste veličine, što znači da pomiču istu količinu vode. Obje loptice doživljavaju istu količinu uzgona koja je jednaka težini vode koju su pomaknule. Međutim, postoji ključna razlika koja utječe na težinu mjerača.
Kako objašnjava znanstveni komunikator Derek Muller u svom videu na YouTubeu, “Za viseću lopticu, mjerač postaje teži za tu težinu uzgona jer uzgon podupire dio težine koju je prije podupirala napetost u konopcu.” S druge strane, “za lopticu za ping pong, silu prema dolje gotovo u potpunosti nadoknađuje uzgon koji djeluje na dnu mjerača.” Stoga, težina mjerača s lopticom za ping pong povećava se samo za težinu same loptice, dok kod viseće loptice težina raste za težinu vode koju pomiče.
Zaključak eksperimenta
Kao rezultat svega toga, mjerač s lopticom za ping pong se podiže, dok se drugi mjerač spušta. Ako vam objašnjenje napetosti konopca izgleda zbunjujuće, pokušajte pritisnuti lopticu za ping pong prema dolje u vodu na klasičan način — koristeći prste. U tom slučaju, obje loptice doživljavaju istu količinu uzgona jer pomiču istu količinu vode. S obzirom na to da nema konopca koji djeluje na lopticu za ping pong, oba mjerača postaju teža za istu količinu, a vaga se savršeno izbalansira.
Ovaj zanimljivi eksperiment otkriva mnoge aspekte uzgona i težine, te potiče daljnje razmišljanje o fizici koja nas okružuje. Učinite ga zabavnim i saznajte više o fascinantnom svijetu uzgona!
