Факт — если опустить очищенный апельсин в воду, то он утонет. А неочищенный останется бултыхаться на поверхности. Почему? Этот научный парадокс 2200 лет назад помог Архимеду сформулировать фундаментальный закон физики, а сегодня простой эксперимент с апельсином может объяснить детям, как работают подлодки и дирижабли.
- История одной ванны и короны
Сицилия. О-очень древние Сиракузы. Царь Герон II подозревает, что ювелир обманул его и продал не золотую корону, а медную! Доказать нельзя — плавить, что ли? Архимед взялся за задачу, и... Заметил, что объём воды, вытесненной телом, равен объёму самого тела. Это позволило сравнить плотность короны и золотого слитка.
По легенде, открытие он совершил купаясь в общественной бане, откуда выбежал голым, крича: Эврика!
- Суть такова: Вода выталкивает предмет с силой, равной весу воды, которую этот предмет "отодвинул" (вытеснил)
Сложно? Вода как пружина. Да, она давит на предмет со всех сторон, но сильнее всего снизу — там просто напросто больше воды. Если вес вытесненной воды больше веса предмета — предмет всплывает!
Представьте, что вы опускаете в воду надувной матрас. Чем больше его объём, тем сильнее вода «выталкивает» его вверх. Апельсин в кожуре — как надувной матрас: его объём велик, а вес мал относительно вытесненной воды.
А теперь — наш апельсин. Тот же принцип!
- Как работают воздушные карманы?
Разгадка — в структуре апельсиновой цедры. Под микроскопом видно: кожура пронизана микроскопическими воздушными карманами. Они снижают среднюю плотность фрукта и она становится меньше, чем у воды. Без кожуры плотность возрастает — и апельсин погружается. Воздушные полости работают как естественные поплавки. Грубо говоря, апельсин с кожурой весит 150 г, но вытесняет 200 г воды → вода выталкивает сильнее и апельсин всплывает. А без кожуры весит 120 г, вытесняет 100 г воды! Следовательно, он тонет. То есть воздух в кожуре придаёт объём, но почти не даёт веса!
- Апельсин vs Вода: тихий эксперимент
Так. Два стакана воды. В первый — апельсин в кожуре. Плывёт? Ещё как! Во второй — очищенную мякоть. Тонет... Сразу. Почему? Всё в этом белом губчатом слое под кожурой — альбедо. Там прячутся миллионы пузырьков воздуха. Настоящие спасательные поплавки! Они делают фрукт «легче воды». Без них мякоть становится плотнее — и идёт ко дну. Вот и весь секрет.
- Как рассказать ребёнку? Да без проблем!
Смотрите. Объясните: «Кожура — как спасательный жилет для апельсина». Надел — плавает. Снял — тонет. Или: «Пузырьки воздуха работают как крошечные помощники — держат фрукт на плаву». Без них никак. Физика? Да! Но проще пареной репы. Ну... пареного апельсина.
- От апельсина до океанского гиганта: как плавают корабли?
Кстати, тот же фокус с кораблями. Представьте: громадина из металла. Тонны! А плывёт. Как? Архимед объяснит: корпус вытесняет море воды. И вода «выталкивает» судно с чудовищной силой. Пока корабль цел — он легче воды. Пробили борт? Вода хлынет внутрь. Вес растёт... Выталкивающая сила проигрывает. Корабль тонет. Печально. Но наш апельсин с дырявой кожурой — повторит его судьбу! Воздух уйдёт — и конец плаванию.
- Небесные пловцы: облака и дирижабли по закону Архимеда
Видели, как облака висят в небе? Кажется — волшебство. Ан нет! Всё тот же закон. Тёплый воздух снизу поднимается вверх. Он легче холодного. И несёт капли воды. Когда капли тяжелеют — падают дождём. Точно как апельсин без кожуры! Только в гигантском масштабе. Физика — она везде: и в стакане, и в небе.
И дирижабли летают тоже именно поэтому — они заполнены гелием, который легче воздуха!
- Проведите эксперимент:
Наполните ёмкость водой. Предложите ребёнку проверить плавучесть: апельсина с кожурой и без, мячика для пинг-понга, деревянной ложки и металлического ключа. Спросите: «Почему одни предметы всплывают, а другие нет?»
Кстати, фокус работает только с апельсинами! Мандарины — обычно тонут даже в кожуре. Маленькие, плотные, и воздуха мало. Лимон? Тоже чаще тонет.
- Заключение
Ну что, разгадали водный фокус? Теперь вы видите: Архимед — не пыльный герой учебника. Он — про то, как плавает апельсин в вашей кухне. Как качаются корабли в море. Как облака плывут над городом. Наука — она живая!
Ах да, корона, кстати, оказалась из сплава золота и серебра.
👉 Подпишитесь — скоро (а может и завтра): тёмная материя и... Велосипед.
👍 Лайк, если ваш апельсин сегодня поплыл, как чемпион!