浮沉子

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浮沉子英语Cartesian Diver、Cartesian Devil),是一個經典實驗,可以用來演示阿基米德浮體原理理想氣體定律的作用。 [1]

實驗效果[编辑]

以手按壓裝滿水之透明寶特瓶,可控制瓶中的浮沉子上浮或下沉。

裝置架構[编辑]

吸管製簡易浮沉子
浮沉子演示動畫(非吸管製)[1]

簡易的浮沉子裝置可以以一個透明寶特瓶,一段吸管,和一個迴紋針所製成。將一段約3公分長度,直徑約5mm的吸管對折,開口處如圖般以迴紋針夾起固定,此稱為浮沉子。將此浮沉子以吸管開口向下的方向放置入裝滿水的透明寶特瓶中,蓋緊瓶口即可完成浮沉子裝置。

操作方法和運作原理[编辑]

用手用力擠壓裝有浮沉子之寶特瓶使瓶內水壓升高,導致浮沉子內的氣體體積減少,因此降低水對於浮沉子的浮力值,當浮沉子的重量大於浮力時即開始下沉,手放掉寶特瓶後瓶內水壓降低,氣體體積膨脹導致浮力增加,浮沉子上浮。 若無法使浮沉子下沉,可考慮減低吸管長度或增加迴紋針數量或重量。

其他用途[编辑]

  1. 壓力溫度測量:
    若使一封閉空間中的液體中含有仔細調整過重量和大小的數個浮沉子,則可以以浮沉子的浮或沉狀態來判斷液體靜壓力之約略值,或於定壓之環境下能夠測量溫度之約略值。
  2. 遊戲用途:
    於瓶內設置由直徑1cm之吸管和銅幣製成的浮沉子作為母船,以按壓控制小浮沉子之上下運動,配合寶特瓶外的磁鐵吸引迴紋針而控制較小的浮沉子移動至大的浮沉子內做停泊動作,量測熟練度和時間以作為分組競賽。

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Wikipedia Cartesian Diver