Fizika kvíz: Elmerül vagy lebeg? Itt most a józan ész is számít! Meglesz mind a 10?
Elmerül vagy lebeg? Ez a kvíz tíz ilyen döntés elé állít, és a látszólag egyszerű kérdések mögött meglepően sok fizika sorakozik. A folyadékok sűrűsége és a felhajtóerő szabja meg a választ, még ha elsőre a megérzésünk másfelé is húz.
A lényeg egyetlen összehasonlításon múlik: ha a tárgy sűrűsége kisebb, mint a folyadéké, akkor a felszínen marad, ha nagyobb, akkor lesüllyed. Ez elméletben egyszerű, a gyakorlatban viszont könnyen becsapós, mert hajlamosak vagyunk a méretre vagy a súlyra figyelni ahelyett, hogy a kettő arányát néznénk.
Ez a kvíz ezért nem képletek bemagolását kéri, hanem józan gondolkodást. Ha megakadsz egy kérdésnél, gondolj arra, mennyi helyet foglal el a tárgy a saját tömegéhez képest, mert innen általában megjön a helyes válasz. Érdemes a folyadékra is figyelni, hiszen nem mindegy, vízről, olajról vagy sűrűbb oldatról van-e szó: ugyanaz a tárgy az egyikben lemerül, a másikban fennmarad. A példák néhol nem teljesen életszerűek, de pont ettől tanulságosak, mert kiélezik azt, ami a hétköznapokban elsikkad.
Egy pohárban van 1/3 víz, mi lesz ha 1/3 szirupot töltünk hozzá?
Ugyanebbe a pohárba beletöltünk még 1/3 olajat is. Mi fog történni?
Mi lesz, ha beleejtesz még egy kulcsot is?
Mi történik a beleejtett száraz tésztával?
Mi lesz a beleejtett málna szemmel?
Mi lesz a belejtett gumikacsával?
Ha összekeverjük az egészet, és állni hagyjuk pár órát, akkor mi történik?
Share your Results:
Kvíz kérdések, válaszok és magyarázatok
Kvízkérdés: Egy pohárban van 1/3 víz, mi lesz, ha 1/3 szirupot töltünk hozzá?
Helyes válasz: A szirup lesüllyed a víz alá.
Magyarázat: A kukoricaszirup sűrűsége szobahőmérsékleten körülbelül 1,33 g/cm³, míg a vízé mindössze 1,00 g/cm³, ezek széles körben elfogadott, mérésekkel alátámasztott értékek. Mivel azonos térfogatú szirup nehezebb, mint ugyanannyi víz, a szirup mindig lesüllyed alá, még akkor is, ha felülről öntjük rá.
Kvízkérdés: Ugyanebbe a pohárba beletöltünk még 1/3 olajat is. Mi fog történni?
Helyes válasz: Az olaj a víz fölé kerül, a tetejére.
Magyarázat: A növényi olaj sűrűsége mindössze 0,91 és 0,92 g/cm³ között mozog, tehát még a víznél is könnyebb. Emellett az olaj apoláris molekulákból áll, amelyek nem kötődnek a víz poláris molekuláihoz, így a két folyadék nem is elegyedik egymással. Ez a két tulajdonság együtt garantálja, hogy az olaj mindig felül marad.
Kérdés: Mi lesz, ha beleejtesz még egy kulcsot is?
Helyes válasz: A kulcs lesüllyed a legaljára.
Magyarázat: A legtöbb kulcs vas vagy sárgaréz ötvözet, ezek sűrűsége 7 és 8,5 g/cm³ között van, ami többszöröse a legsűrűbb folyadéknak, a szirupnak. Arkhimédész elve szerint egy test akkor süllyed el egy folyadékban, ha saját sűrűsége nagyobb a folyadékénál, a kulcsnál ez mindhárom rétegre igaz, ezért végig süllyed egészen az edény aljáig.
Kérdés: Mi történik a beleejtett száraz tésztával?
Helyes válasz: A tészta a szirup tetején állapodik meg.
Magyarázat: A száraz durumtészta sűrűsége körülbelül 1,4 g/cm³, ami nagyon közel van a szirupéhoz. Mivel nehezebb a víznél, átsüllyed rajta, de mivel a szirupnál valamivel könnyebb marad, nem tud tovább merülni, hanem pontosan a szirup felszínén áll meg. Ez tankönyvi példája annak, amikor két anyag sűrűsége szinte megegyezik.
Kérdés: Mi lesz a beleejtett málna szemmel?
Helyes válasz: A málna a víz tetején marad.
Magyarázat: A málna húsa tele van apró levegős üregekkel, ezért a teljes bogyó sűrűsége jóval a vízé alatt marad, jellemzően 0,9 g/cm³ körül vagy az alatt. Ez könnyebbé teszi a víznél, de az olajnál valamivel nehezebb marad, így pontosan a víz és az olaj határán, a víz felszínén helyezkedik el.
Kérdés: Mi lesz a beleejtett gumikacsával?
Helyes kvíz válasz: A gumikacsa az olaj tetején úszik.
Magyarázat: A fürdőszobai gumikacsák belül üregesek, levegővel töltöttek, ezért az átlagos sűrűségük jóval kisebb mindhárom folyadékénál. Emiatt nemcsak a vízen, hanem a nála is könnyebb olajon is fennmarad, tehát a legfelső rétegen landol, mintha mi sem történt volna a pohárban.
Kérdés: Ha összekeverjük az egészet, és állni hagyjuk pár órát, akkor mi történik?
Helyes kvíz válasz: Az olaj visszaáll a tetejére, a szirup viszont összekeveredik a vízzel.
Magyarázat: Az olaj és a víz kémiailag nem elegyedik, ezért bármennyire is felrázzuk a poharat, idővel mindig szétválik, és az olaj visszatér a felszínre. A szirup ezzel szemben alapvetően cukor és víz oldata, tehát vízoldékony anyag, ezért ha alaposan összekeverjük a vízzel, a kettő tartósan egyesül, és többé nem válik külön saját rétegre.
FAQ
Mi a helyes sorrend, ha vizet, szirupot és olajat öntünk egy pohárba?
A szirup marad legalul, a víz középen helyezkedik el, az olaj pedig felül úszik, mert ez a három folyadék sűrűség szerinti sorrendje.
Miért nem keveredik össze a víz és az olaj?
Mert a víz poláris, az olaj pedig apoláris molekulákból épül fel, a kétféle molekula nem vonzza egymást, ezért a két folyadék mindig külön marad, még alapos keverés után is.
Hogyan érdemes elkezdeni ezt a fizika kvízt, ha nem vagy biztos a válaszaidban?
Nyugodtan találgass, minden kérdésnél azonnal kiderül, hogy jól gondoltad e, a magyarázatokból pedig menet közben tanulhatsz.
Mennyivel sűrűbb a szirup a víznél?
A kukoricaszirup sűrűsége körülbelül 1,33 g/cm³, a vízé 1,00 g/cm³, tehát a szirup körülbelül egyharmaddal sűrűbb ugyanakkora térfogaton.
Hol a helye egy fémtárgynak, ha mindhárom folyadékréteg megvan a pohárban?
Egy fémtárgy, például egy kulcs, mindig a legalsó, legsűrűbb rétegbe süllyed, hiszen a sűrűsége minden folyadékénál jóval nagyobb.
Kinek ajánljuk ezt a kvízt?
Mindenkinek, aki szereti a hétköznapi fizikai jelenségeket, és szívesen teszteli, mennyire ismeri a sűrűség és a felhajtóerő működését.
