Das Gerät zum Archimedischen Prinzip dient zum
Nachweis des Archimedischen Prinzips des Auftriebs in Flüssigkeiten. Des Weiteren ermöglicht es
die Bestimmung der Dichte einer unbekannten
Flüssigkeit.
Das Gerät besteht aus einem Hohlzylinder mit
Bügel und Haken sowie exakt eingepasstem Vollzylinder mit Öse. Beide Zylinder sind mit Markierungen versehen, wobei eine Markierung einem Viertel
des Gesamtvolumens entspricht.
2. Allgemeine Grundlagen
Das Archimedische Prinzip lautet:
Die Auftriebskraft F
um ist genau so groß wie die Gewichtskraft F
vom Körper verdrängten Mediums; F
eines Körpers in einem Medi-
A
= FG.
A
des
G
Das Archimedische Prinzip gilt in Flüssigkeiten und
Gasen.
Da das Volumen V
der durch einen Körper ver-
F
drängten Flüssigkeit gleich dem Volumen des Körpers V
ist, gilt für die Masse mF der Flüssigkeit mit
K
der Dichte ρ
m
= ρ VK (1)
F
Das Gewicht F
spricht dem Produkt aus deren Masse m
der verdrängten Flüssigkeit ent-
G
und der
F
Fallbeschleunigung g.
F
= g mF (2)
G
Für die Auftriebskraft F
F
= ρ g VK (3)
A
gilt deshalb
A
Die Dichte ρ einer unbekannten Flüssigkeit ergibt
sich dann aus
F
A
=ρ (4)
V
1
3. Technische Daten
Volumen Vollzylinder: ca. 100 cm3
Masse Vollzylinder: ca. 120 g
Volumen Hohlzylinder: ca. 100 ml
Abmessungen: ca. 55x55x55 mm
3
Masse: ca. 150 g
4. Bedienung
4.1 Bestätigung des Archimedischen Prinzips
Zusätzlich benötigte Geräte:
1 Kraftmesser 250 g / 2,5 N U40810
1 Überlaufgefäß U8411310
1 Becherglas aus U14210
1 Stativfuß U8611160
1 Stativstange, 750 mm U15003
1 Muffe mit Haken U13252
4.1.1 Experiment 1
• Stativ aufbauen und Kraftmesser an den Haken
hängen.
• Vollzylinder in den Hohlzylinder stecken, um
zu demonstrieren, dass sein Volumen gleich
dem Volumen des Hohlraums im Hohlzylinder
ist.
• Vollzylinder an den Hohlzylinder und beide an
den Kraftmesser hängen.
• Gewicht ablesen und notieren.
• Becherglas mit Wasser füllen und unter die
Zylinder stellen.
• Kraftmesser soweit absenken, dass der Vollzy-
linder bis zur ersten Markierung ins Wasser eintaucht.
• Neuen Wert am Kraftmesser ablesen.
• Hohlzylinder bis zur ersten Markierung mit
Wasser befüllen.
Der Kraftmesser geht auf den ursprünglichen Wert
zurück.
• In weiteren Schritten Vollzylinder bis zur zwei-
ten Markierung, dann bis zur dritten und
schließlich komplett eintauchen. Bei jedem
Schritt die entsprechende Menge Wasser in den
Hohlzylinder gießen.
Damit ist das Archimedische Prinzip bestätigt.
• Überlaufgefäß darunter stellen und so weit mit
Wasser befüllen, dass gerade kein Wasser mehr
überläuft.
• Becherglas neben das Überlaufgefäß platzie-
ren, so dass das überlaufende Wasser aufgefangen werden kann.
• Kraftmesser soweit absenken, dass der Vollzy-
linder vollständig im Wasser eingetaucht ist.
Dabei das überlaufende Wasser im Becherglas
auffangen.
• Neuen Wert am Kraftmesser ablesen.
Die Differenz zwischen beiden Ablesungen entspricht der Auftriebskraft F
• Das aufgefangene Wasser aus dem Becherglas
auf den Vollzylinder.
A
in den Hohlzylinder gießen. Dabei sicherstellen, dass kein Wasser im Becherglas verbleibt.
Der Kraftmesser zeigt wieder den ursprünglichen
Wert an. Das Archimedische Prinzip ist damit bestätigt.
4.2 Bestimmung der Dichte einer unbekannten
Flüssigkeit
Zusätzlich benötigte Geräte:
1 Lineal
•Mit dem Lineal Durchmesser d und Höhe h des
Vollzylinders messen und sein Volumen V berechnen (V = ¼ π d
• Auftriebskraft F
2
h).
bestimmen (siehe Punkt 4.1.2)
A
mit der unbekannten Flüssigkeit an Stelle des
Wassers.
The device for Archimedes' Principle is used to
demonstrate Archimedes' Principle of buoyancy in
liquids. It can also be used to determine the density of an unknown fluid.
It consists of a bucket with a handle and a hook, as
well as a precisely fitted solid cylinder with a ring.
There are division marks on both the cylinder and
the bucket which allow the user to perform experiments with different volumes. Each division
mark represents one quarter of the total volume.
2. Basic principles
According to Archimedes' Principle, if an object is
immersed in a fluid, the force F
exerted on the
B
object by the fluid is equal to the weight of the
fluid F
displaced by the object, FB = FW.
W
Archimedes' Principle is valid in fluids as well as in
gases.
Since the volume of fluid V
is just equal to the volume of the object V
mass of fluid m
object V
m
multiplied by the density of the fluid ρ.
K
= ρ VK (1)
F
displaced is the volume of the
F
The weight of the displaced fluid F
displaced by the object
F
is this mass mF
W
the
K
multiplied by the acceleration due to gravity g.
mgF
(2)
FW
Therefore the buoyant force F
is given by the fol-
B
lowing formula
F
= ρ g VK (3)
B
The density ρ of an unknown fluid can therefore be
calculated by the formula:
F
B
=ρ (4)
V
1
3. Technical data
VoIume of cylinder: approx. 100 cm3
Mass of cylinder: approx. 120 g
Volume of bucket: approx. 100 ml
Dimensions: approx. 55x55x 55 mm
3
Net weight: approx. 150 g
4. Operation
4.1 Verification of Archimedes' Principle
Additionally required:
1 Dynamometer 250 g / 2,5 N U40810
1 Vessel with overflow U8411310
1 Beaker from U14210
1 Stand base U8611160
1 Steel rod, 750 mm U15003
1 Clamp with hook U13252
4.1.1 Experiment 1
• Set up the stand and suspend the dynamome-
ter from the hook.
• Insert the cylinder in the bucket to verify that
the volume of the cylinder is equal to the volume of the cylindrical cavity of the bucket.
• Attach the cylinder to the bucket and suspend
both from the dynamometer.
• Read and write down the weight.
• Fill the beaker with water and place it under
the cylinder.
• Lower the dynamometer until the cylinder is
immersed in the water up to the first division
mark.
• Read the new value for the weight.
• Fill the bucket with water to the first division
mark.
The dynamometer shows the initial value.
• In further steps lower the cylinder up to the
second division mark, than third and finally
until it is completely immersed in the water.
With each step pour the corresponding amount
of water into the bucket
Thus Archimedes' Principle is confirmed.
• Place the beaker next to the vessel with over-
flow so that the overflowing water can be collected.
• Lower the dynamometer until the cylinder is
completely immersed in the water. Collect the
overflowing water in the beaker.
• Read the new value on the dynamometer.
The difference between the two readings is the
buoyant force F
• Carefully pour the water from the beaker into
on the cylinder.
B
the bucket. Make sure no water is left in the
beaker.
The dynamometer displays the initial value. Thus
Archimedes' Principle is confirmed.
4.2 Determination of the density of an unknown fluid
Additionally required:
1 Ruler
•Use the ruler to measure the diameter d and
height h of the cylinder and calculate its volume (V = ¼ π d
L'appareil permet de démontrer le principe de la
poussée d'Archimède dans les liquides. De plus, il
permet de déterminer la densité d'un liquide
inconnu.
L'appareil est constitué d'un cylindre creux avec
arceau et crochet, ainsi qu'un cylindre plein à
anneau parfaitement adapté au cylindre creux. Les
deux cylindres portent des repères, un trait
représentant un quart du volume total.
2. Notions de base générales
Que dit le principe d'Archimède ?
La force verticale F
correspond à la force F
par le corps ; F
d'un corps dans un fluide
A
du poids de fluide déplacé
= FG.
A
G
Le principe d'Archimède s'applique aux liquides et
aux gaz.
Comme le volume VF du liquide déplacé par un
corps est égal à celui du corps V
suivante s'applique à la masse m
densité ρ :
, l'équation
K
du liquide de
F
mF = ρ VK (1)
Le poids F
produit de sa masse m
pesanteur g.
du liquide déplacé correspond au
G
et de l'accélération de la
F
FG = g mF (2)
Ainsi, pour la force verticale F
:
A
FA = ρ g VK (3)
La densité ρ d'un liquide inconnu résulte alors de
l'équation suivante :
F
A
=ρ (4)
V
1
3. Caractéristiques techniques
Volume du cylindre plein : env. 100 cm³
Masse du cylindre plein : env. 120 g
Volume du cylindre creux : env. 100 ml
Dimensions : env. 55 x 55 x 55 mm
3
Masse : env. 150 g
4. Manipulation
4.1 Confirmation du principe d'Archimède
Matériel supplémentaire requis :
1 dynamomètre 250 g / 2,5 N U40810
1 vase de trop-plein U8411310
1 coupe en verre de U14210
1 tige statif U8611160
1 tige statif, 750 mm U15003
1 noix de serrage avec crochet U13252
4.1.1 Expérience 1
• Montez la tige statif et suspendez le
dynamomètre au crochet.
• Insérez le cylindre plein dans le cylindre creux
pour démontrer que son volume est le même
que celui de l'espace dans le cylindre creux.
• Suspendez le cylindre plein au cylindre creux,
puis les deux au dynamomètre.
• Lisez et notez le poids.
• Remplissez la coupe avec de l'eau et placez-la
sous les cylindres.
• Abaissez le dynamomètre de manière à ce que
le cylindre plein plonge dans l'eau jusqu'au
premier repère.
• Lisez la nouvelle valeur sur le dynamomètre.
• Remplissez le cylindre creux avec de l'eau
jusqu'au premier repère.
Le dynamomètre reprend sa valeur d'origine.
• Au cours des étapes suivantes, plongez le
cylindre plein jusqu'au deuxième repère, puis
jusqu'au troisième et, enfin, complètement. À
chaque étape, versez la quantité d'eau
correspondante dans le cylindre creux.
Le principe d'Archimède est confirmé.
• Placez le vase de trop-plein par-dessous et
remplissez-le d'eau, jusqu'à ce que l'eau ne
déborde plus.
• Placez la coupe à côté du vase de trop-plein,
de sorte que l'eau en trop puisse être
récupérée.
• Abaissez le dynamomètre de manière à ce que
le cylindre plein plonge entièrement dans
l'eau. Récupérez dans la coupe l'eau qui
déborde.
•
Lisez la nouvelle valeur sur le dynamomètre.
La différence entre les deux valeurs correspond à la
poussée verticale F
• Versez dans le cylindre creux l'eau qui a été
exercée sur le cylindre plein.
A
récupérée dans la coupe. Veillez à ne pas
laisser d'eau dans la coupe.
Le dynamomètre reprend sa valeur d'origine. Le
principe d'Archimède est confirmé.
4.2 Déterminer la densité d'un liquide inconnu
Matériel supplémentaire requis :
1 règle
•Avec la règle, mesurez le diamètre d et la
hauteur h du cylindre plein et calculez son
volume V (V = ¼ π d
•
Déterminez la poussée verticale FA (voir au
2
h).
point 4.1.2) en remplaçant l'eau par le liquide
inconnu.
•
Avec la formule 4, calculez la densité ρ du
liquide inconnu.
L’apparecchio serve per dimostrare il principio di
Archimede della spinta idrostatica e consente
anche di determinare la densità di un liquido
sconosciuto.
L’apparecchio è costituito da un cilindro cavo con
staffa e gancio e da un cilindro pieno
perfettamente calibrato con occhiello. Entrambe i
cilindri sono provvisti di contrassegni, ognuno dei
quali corrisponde ad un quarto del volume totale.
2. Basi generali
Il principio di Archimede dice:
La spinta idrostatica F
pari alla forza peso F
corpo; F
= FG.
A
di un corpo in un liquido è
A
del liquido spostato dal
G
Il principio di Archimede vale per i liquidi ed anche
per i gas.
Essendo il volume VF del liquido spostato da un
corpo uguale al volume del corpo V
del liquido con densità ρ sarà
, la massa mF
K
mF = ρ VK (1)
Il peso FG del liquido spostato corrisponde al
prodotto della sua massa m
per l’accelerazione di
F
gravità g.
F
= g mF (2)
G
Per la spinta idrostatica FA vale quindi
F
= ρ g VK (3)
A
La densità ρ di un liquido sconosciuto è data da
F
A
=ρ (4)
V
1
3. Dati tecnici
Volume cilindro pieno: ca. 100 cm
3
Massa cilindro pieno: ca. 120 g
Volume cilindro cavo: ca. 100 ml
Dimensioni: ca. 55x55x55 mm
3
Peso: ca. 150 g
4. Utilizzo
4.1 Conferma del principio di Archimede
Apparecchi ulteriormente necessari:
1 Dinamometro 250 g / 2,5 N U40810
1 Recipiente di troppo pieno U8411310
1 Bicchiere di vetro U14210
1 Base di supporto U8611160
1 Asta di supporto, 750 mm U15003
1 Manicotto con gancio U13252
4.1.1 Esperimento 1
• Montare lo stativo e appendere il
dinamometro al gancio.
• Infilare il cilindro pieno nel cilindro cavo, per
dimostrare che il suo volume è pari al volume
del vuoto nel cilindro cavo.
• Agganciare il cilindro pieno al cilindro cavo ed
appendere entrambi al dinamometro.
• Leggere ed annotare il peso.
• Riempire il bicchiere di vetro con acqua e
riporlo sotto il cilindro.
• Abbassare il dinamometro fino ad immergere
nell’acqua il cilindro pieno in corrispondenza
del primo contrassegno.
• Leggere il nuovo valore sul dinamometro.
• Riempire il cilindro cavo con acqua fino al
primo contrassegno.
Il dinamometro torna al valore originale.
• Nella seconda fase immergere il cilindro pieno
fino al secondo contrassegno, poi fino al terzo
ed infine completamente. In ogni fase versare
nel cilindro cavo la quantità d’acqua
corrispondente.
In questo modo il principio di Archimede è
confermato.
• Riporre al di sotto il recipiente di troppopieno
e riempirlo con acqua fino a quando non
fuoriuscirà più acqua.
• Mettere il bicchiere di vetro accanto al
recipiente del troppopieno in modo da poter
raccogliere l’acqua che fuoriesce.
• Abbassare il dinamometro fino a immergere
completamente il cilindro pieno in acqua.
Raccogliere l’acqua fuoriuscita nel bicchiere di
vetro.
•
Leggere il nuovo valore sul dinamometro.
La differenza tra le due letture corrisponde alla
spinta idrostatica F
• Versare l’acqua raccolta dal bicchiere di vetro
sul cilindro pieno.
A
nel cilindro cavo. Accertarsi che nel bicchiere
di vetro non rimanga acqua.
Il dinamometro indica di nuovo il valore originario.
Il principio di Archimede è quindi confermato.
4.2 Determinazione della densità di un liquido
sconosciuto
Apparecchi ulteriormente necessari:
1 Righello
•Con un righello misurare diametro d e altezza
h del cilindro pieno e calcolare il volume V (V
= ¼ π d
•
Definire la spinta idrostatica FA (ved. punto
2
h).
4.1.2) con il liquido sconosciuto al posto
dell’acqua.
Calcolare la densità ρ del liquido sconosciuto
•
mediante la formula 4.
4.1.1 Esperimento 2
• Montare lo stativo e appendere il
dinamometro al gancio.
• Agganciare il cilindro pieno al cilindro cavo ed
El aparato sirve para la comprobación del principio
de Arquímedes sobre empuje ascensional en
líquidos o en fluídos en general. Además hace
posible la determinación de la densidad de un
líquido desconocido.
El aparato se compone de un cilindro hueco
dotado con arco y gancho y de un cilindro macizo
con de un gancho de ojete ajustado exactamente al
espacio vacío del cilindro hueco . Ambos cilindros
están provistos de marcas, cada una de las cuales
corresponde a un cuarto del volumen total.
2. Fundamentos generales
El principio de Arquímedes dice::
La fuerza de empuje ascensional F
que
A
experimenta un cuerpo sumergido en un fluído es
exactamente igual al peso del volumen F
desplazado por el cuerpo; F
= FG.
A
G
El principio de Arquímedes se cumple tanto en
líquidos como en
Como el volumen desplazado por el cuerpo V
igual al volumen del cuerpo V
masa del fluído m
m
= ρ VK (1)
F
El peso F
G
producto de su masa m
gases.
es
, se tiene para la
con la densidad ρ
F
K
F
del fluído desplazado corresponde al
por la aceleración de caída
F
libre g.
F
= g mF (2)
G
Para la fuerza de empuje ascensional F
F
= ρ g VK (3)
A
se tiene:
A
La densidad ρ de un fluído desconocido se obtiene
de:
F
A
=ρ
(4)
V
1
3. Datos técnicos
Volumen del cilindro macizo: aprox. 100 cm
3
Masa del volumen macizo: aprox. 120 g
Volumen del cilindro hueco: aprox. 100 ml
Dimensiones: aprox. 55x55x55 mm
3
Masa: aprox. 150 g
4. Manejo
4.1 Comprobación del principio de Arquímedes
Aparatos necesarios adicionalmente:
1 Dinamómetro 250 g / 2,5 N U40810
1 Recipiente de rebose U8411310
1 Vaso de precipitados de U14210
1 Pie soporte U8611160
1 Varilla soporte, 750 mm U15003
1 Nuez con gancho U13252
4.1.1 Experimento 1
• Se monta la estructura soporte y se cuelga el
dinamómetro en el gancho.
• Se inserta el cilindro macizo en el hueco para
demostrar que su volumen es igual al espacio
vacío en el cilindro hueco.
• Se cuelga el cilindro macizo del cilindro hueco
y ambos en el dinamómetro.
• Se lee y se anota el peso.
• Se llena de agua el vaso se precipitados y se
coloca por debajo de los cilindros.
• Se desciende el dinamómetro hasta que el
cilindro macizo esté sumergido en el agua
hasta la primera marca .
• Se lee el nuevo valor en el dinamómetro.
• Se llena de agua el cilindro hueco hasta la
primera marca.
El dinamómetro retorna a su valor original.
• En los siguientes pasos se deja sumergir hasta
la segunda y luego la tercera marca y hasta que
esté completamente sumergido. En cada paso
se llena en el cilindro hueco la
correspondiente cantidad de agua.
Así se comprueba el principio de Arquímedes.
• El recipiente de rebose se coloca por debajo y
se llena de agua exactamente hasta que no
rebose más agua.
• El vaso de precipitados se coloca al lado del
recipiente de rebose de tal forma que se pueda
recoger el agua que rebose.
• Se desciende el dinamómetro hasta que el
cilindro macizo esté totalmente sumergido en
el agua. Se recoge en el vaso de precipitados el
agua que rebose.
• Se lee el nuevo valor en el dinamómetro.
La diferencia entre las dos lecturas corresponde a
la fuerza de empuje ascensional F
sobre el cilindro
A
macizo.
• El agua recogida se vierte del vaso de
precipitados hacia el cilindro hueco. Es
necesario tener cuidado de que no quede nada
de agua en el vaso de precipitados.
El dinamómetro vuelve a mostrar el valor original.
Así queda comprobado el principio de Arquímedes.
4.2 Determinación de la densidad de un líquido
desconocido
Aparatos necesarios adicionalmente:
1 Regla
•Con la regla se miden el diámetro d y la altura
h del cilindro macizo y se calcula su volumen V
(V = ¼ πd
O aparelho serve para a comprovação do princípio
de Arquimedes, força ascensional em líquidos. De
resto permite a determinação da densidade de um
líquido desconhecido.
O aparelho é constituído de um cilindro vazio com
alça e gancho bem como um cilindro maciço
ajustado exatamente com ilhós. Ambos os cilindros
são providos de marcas, sendo que uma marca
representa um quarto do volume total.
2. Princípios gerais
O princípio de Arquimedes diz:
A força ascensional F
exatamente tão grande quanto a força do peso t F
do meio deslocado pelo corpo; F
de um corpo num meio é
A
= FG.
A
G
O princípio de Arquimedes vale tanto em líquidos
como gases.
Sendo que o volume V
por um corpo é igual o volume do corpo V
massa m
m
O peso F
do líquido com a densidade ρ
F
= ρ VK (1)
F
do líquido deslocado corresponde ao
G
produto da sua massa m
de um líquido deslocado
F
e da aceleração da
F
, vale a
K
gravidade g.
F
= g mF (2)
G
Para a força ascensionalF
F
= ρ g VK (3)
A
vale por isto
A
A densidade ρ de um líquido desconhecido
resultará então de
F
A
=ρ (4)
V
1
3. Dados técnicos
Volume cilindro maciço: aprox. 100 cm3
Massa cilindro maciço: aprox. 120 g
Volume cilindro vazio: aprox. 100 ml
Dimensões: aprox. 55x55x55 mm
3
Massa: aprox. 150 g
4. Operação
4.1 Confirmação do princípio de Arquimedes
Equipamentos suplementares necessários:
1 Dinamômetro 250 g / 2,5 N U40810
1 Recipiente de transbordamento U8411310
1 Copo Becher de U14210
1 Base de suporte U8611160
1 Barra de suporte, 750 mm U15003
1 Luva (bucha) com ganchos U13252
4.1.1 Experiência 1
• Montar o suporte e pendurar o Dinamômetro
no gancho.
• Colocar cilindro maciço no cilindro vazio, para
demonstrar que seu volume é igual ao volume
do espaço vazio do cilindro vazio.
• Pendurar o cilindro maciço no cilindro vazio e
pendurar ambos no Dinamômetro.
• Fazer leitura e anotação do peso.
• Encher o vidro Becher com água e colocar sob
o cilindro.
• Abaixar o Dinamômetro até que o cilindro
maciço afunde na água até a primeira
marcação na água.
• Ler novo valor no Dinamômetro.
• Encher o cilindro vazio com água até a
primeira marcação.
O Dinamômetro volta ao valor original.
• Nos passos seguintes mergulhar o cilindro
maciço até a segunda, depois até a terceira
marca e finalmente completamente. A cada
passo despejar a quantidade de água
correspondente no cilindro vazio.
Assim fica confirmado o princípio de Arquimedes.
• Colocar embaixo um recipiente de
transbordamento e encher com água até o
ponto exato em que não mais transborde água.
• Colocar um copo Becher ao lado do recipiente
de transbordamento, de modo que a água que
transborda ainda possa ser recolhida.
• Abaixar o Dinamômetro até que o cilindro
maciço esteja completamente mergulhado na
água. Nisto recolher a água transbordante com
o vidro Becher.
• Ler o novo valor no Dinamômetro.
A diferença entre as duas leituras corresponde a
força ascensional F
• Despejar a água captada com o vidro Becher
no cilindro maciço.
A
no cilindro vazio. Assegurar-se de que não
fique água remanescente no vidro Becher.
O Dinamômetro indica novamente o valor original.
Assim é confirmado o princípio de Arquimedes.
4.2 Determinação da densidade de um líquido
desconhecido
Aparelhos suplementares necessários:
1 Régua
• Com a régua medir diâmetro d e altura h do
cilindro e calcular o seu volume V (V = ¼ π d
2
h).
• Determinar a força ascensional F
(veja ponto
A
4.1.2) com o líquido desconhecido em lugar da
água.